7/25/2019 0. Molekularna i Celijska Imunologija http://slidepdf.com/reader/full/0-molekularna-i-celijska-imunologija 1/237 Tatjana Kosti i Silvana AndriMolekularna i elijska imunologija Skripta za sve zainteresovane studente WUS Austria – Daniel Print
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Tatjana Kosti, PhDvanredni profesor na grupi predmeta iz Fiziologije životinjaDepartman za biologiju i ekologiju
Prirodno-matematiki fakultetUniverzitet u Novom SaduE-mail: [email protected]
Silvana Andri, PhDvanredni profesor na grupi predmeta iz Fiziologije životinjaDepartman za biologiju i ekologijuPrirodno-matematiki fakultetUniverzitet u Novom SaduE-mail: [email protected]
Naslovnu stranu osmislili:NINI i TEJ
Grafiko oblikovanje korica:Predrag Nikoli
The publishing of this script is part of the project CDP+ 118/2006 financed by Austrian
Cooperation through WUS Austria
This copy is not for sale
Ova skripta je objavljena u okviru projekta WUS Austria CDP+ 118/2006 finansiranog odstrane Austrian Cooperation
Ova skripta je rezultat realizacije projekta finansiranog od strane WUS-Austrija u okviru programa CDP+
(Course Development Program), u smislu unapredjenja predmeta Molekularna i elijska imunologija
namenjenog studentima osnovnih, Master i PhD studija na Prirodno-matematikom fakultetu, Univerziteta u
Novom Sadu.
Namera autora je bila da studentima uine dostupnim informacije koje e im pomoi da savladaju osnovne
principe molekularne i elijske imunologije, naglašavajui uticaj modernih tehnika i multidisciplinarni
nauni pristup u razumevanju funkcije imunog sistema. Skripta je pisana sa željom da se informacije
poredjaju u osnovni i jednostavan koncept koji bi pomogao studentima da razumeju kako radi imuni sistem.
Tekst skripte je organizovan tako da prati porogram predavanja iz kursa Molekularna i elijska imunologija,
ali ne sadrži opise specifine funkcije imunog sistema, u razliitim obolenjima. Studentima zainteresovanim
za ovu problematiku preporuujemo knjigu „Osnovna imunologija“ (Data Status; prevod knjige Basic
Immunology, Abbas AK & Lichtman AH) u kojoj su opisani osnovni poremeaji funkcije imunog sistema, kaoi kako imuni sistem funkcioniše u specifinim situacijama. Sve slike u skripti su preuzete iz knjige Cellular
and Molecular Immunology (Abbas AK & Lichtman AH, 2005).
S’ obzirom da je tekst skripte prvi pisani trag o sadržaju kursa, koji nema dugu tradiciju, sve kritike,
sugestije i komentari su više nego dobrodošli.
Veliko hvala Mariji Janji i Nataši Stojkov, saradnicama na grupi predmeta Fiziologija životinja, na pomoi
oko korekture teksta, kao i Predragu Nikoliu za tehniko i grafiko oblikovanje korica.
Na kraju, jedno jednostavno i ogromno hvala organizaciji WUS Austrija, Pokrajinskom sekretarijatu za
obrazovanje i kulturu, kao i i gospodinu Gezi Danijelu (štamparija Danijel Print) na ogromnom razumevanju
i finansijskoj podrsci u nameri da našim studentima obezbedimo skriptu koja e im, nadamo se, bar donekle
01. UVOD U IMUNOLOGIJU 102. FUNKCIONALNA ORGANIZACIJA IMUNOG SISTEMA 72.1. OSNOVNE KARAKTERISTIKE ORGANIZACIJE I FUNKCIJE IMUNOG SISTEMA 72.1.1. Uroeni i adaptivni imunitet 72.1.2. Tipovi adaptivnog imunog odgovora 112.1.3. Osnovne karakteristike / obeležja adaptivnog imunog odgovora 132.1.4. elijske komponente adaptivnog imunog sistema 172.1.5. Faze adaptivnog imunog odgovora 19
2.2.2. Anatomija i funkcija limfoidnih tkiva 312.2.2.1. Kosna srž 312.2.2.2. Timus 332.2.2.3. Limfni vorovi i limfati ni sistem 332.2.2.4. Slezina 352.2.2.5. Kožni imuni sistem 362.2.2.6. Mukozni imuni sistem 372.2.2.7. Putevi i mehanizmi recirkulacije limfocita 39
03. PREPOZNAVANJE ANTIGENA 433.1. KARAKTERISTIKE ANTIGENA 433.2. ANTITELA 453.2.1. Molekularna struktura antitela 453.2.2. Sinteza i ekspresija Ig molekula 493.2.3. Karakteristike antitela vezane za prepoznavanje antigena 503.2.4. Antigen-antitelo interakcija 513.2.5. Karakteristike antitela vezane za efektorne funkcije 52
3.3. MOLEKULE GLAVNOG HISTOKOMPATIBILNOG KOMPLEKSA (MHC) 533.3.1.Osobine MHC gena 533.3.2. Osobine MHC molekula 543.3.3. MHC molekuli klase I 55
3.3.4. MHC molekuli klase II 563.3.5. Osobine peptid-MHC interakcija 563.3.6. Ekspresija MHC molekula
573.4. PROCESOVANJE I PREZENTACIJA ANTIGENA T LIMFOCITIMA 603.4.1. Karakteristike antigena koje prepoznaju T limfociti 603.4.2. Prezentacija proteinskih antigena CD4+ T limfocitima 623.4.2.1. Tipovi elija koje prezentuju antigene CD4+ T elijama 623.4.2.2. „Hvatanje“ i prezentacija proteinskih antigena 643.4.3. Prezentacija proteinskih antigena CD8+ T limfocitima 643.4.4. Procesovanje antigena 65
3.4.4.1. Procesovanje internalizovanog antgena 653.4.4.2. Procesovanje citosolnog antigena 683.5. RECEPTOR ZA ANTIGENE NA T LIMFOCITIMA (TCR) I POMONE MOLEKULE 713.5.1. Struktura TCR 723.5.2. Uloga TCR-a u prepoznavanju peptida+MHC kompleksa 733.5.3. CD3 i proteini 743.5.3.1. Struktura CD3 i proteina 743.5.3.2. Funkcija CD3 i proteina 75
3.5.4. TCR 753.5.5. Pomone molekule 763.5.6. CD4 i CD8 koreceptori ukljueni u aktivaciju T limfocita 773.5.6.1. Struktura CD4 i CD8 koreceptora 783.5.6.2. Funkcija CD4 i CD8 koreceptora 783.5.7. CD28 i CTLA-4: receptori koji regulišu aktivaciju T elija 793.5.8. CD45 i CD2: molekuli koji uestvuju u signalnoj transdukciji 803.5.9. Adhezione molekule T limfocita: integrini, selektini, CD44 80
3.5.10. Efektorne molekule T limfocita 8204. AKTIVACIJA I REGULACIJA T I B LIMFOCITA 834.1. AKTIVACIJA T LIMFOCITA 834.1.1. Funkcionalni odgovor T limfocita 844.1.2. Uloga kostimulatora u aktivaciji T limfocita 864.1.3. Signalna transdukcija preko TCR receptora 884.1.3.1. Rani doga aji na membrani: formiranje imunološke sinapse i aktivacija protein kinaza i adapternihproteina
89
4.1.3.2. Signalni put Ras-MAP kinaze u T limfocitima
924.1.3.3. Kalcijum- i protein kinaza C-posredovan signalni put u T limfocitima 934.1.3.4. Aktivacija transkripcionih faktora koji regulišu ekspresiju gena u T limfocitima 944.2. AKTIVACIJA B LIMFOCITA 97
4.2.1. Generalne karakteristike humoralnog imunog odgovora 974.2.2. Prepoznavanje antigena i antigenom-indukovana aktivacija B elija 984.2.2.1. Signalna transdukcija od BCR kompleksa
984.2.2.2. Receptori za komplement obezbe uju sekundarni signal 1014.2.2.3. Funkcionalni odgovor B elija na prepoznavanje antigena 1024.2.3. Humoralni odgovor na proteinske antigene zavisi od T elija pomonica 1024.2.3.1. Rane faze humoralnog odgovora koji je zavisan od T elija su: interakcija T-B elija, proliferacija B elija,sekrecija antitela i „isotype switching“
103
4.2.3.2.Kasnije faze humoralnog odgovora zavisnog od T elija pomo nica: reakcije germinalnog centra 1084.2.4. Humoralni odgovor na T-nezavisne antigene 1104.2.5. Regulacija humoralnog imunog odgovora preko Fc receptora 11105. EFEKTORNI MEHANIZMI IMUNOG ODGOVORA 1135.1. CITOKINI 1145.1.1. Osnovne karakteristike citokina 1155.1.1.1. Funkcionalne kategorije citokina 1175.1.1.2. Citokinski receptori i signaling 1185.1.2. Citokini koji posreduju i regulišu uroeni imunitet 1215.1.2.1. Faktor nekroze tumora (TNF) 1225.1.2.2. Interleukin-1 (IL-1) 1235.1.2.3. Hemokini 1245.1.2.4. Interleukin-12 (IL-12) 1255.1.2.5. Tip I interferoni (IFNs) 1275.1.2.6. Interleukin-10 (IL-10) 1295.1.2.7. Drugi citokini uro enog imuniteta 1295.1.2.8. Uloga citokina u uro enom imunitetu i inflamaciji 1305.1.3. Citokini koji posreduju i regulišu adaptivni imunitet 1315.1.3.1. Interleukin-2 (IL-2) 1325.1.3.2. Interleukin-4 (IL-4) 1335.1.3.3. Interleukin-5 (IL-5) 1345.1.3.4. Interferon- (INF- ) 1345.1.3.5. Faktor transformacije rasta (TGF- ) 1365.1.3.6. Drugi citokini adaptivnog imuniteta 1375.1.3.7. Uloga citokina T elija u specijalizovanom adaptivnom imunom odgovoru 1385.1.4. Citokini koji regulišu hematopoezu („hematopoezni“ citokini) 1385.1.4.1. Faktor stem elija (c-kit ligand)
1475.2.2.1. Epitelijalne barijere 1495.2.2.2. Fagociti: neutrofili i makrofagi 1515.2.2.3. Uro eno-ubila ke elije – elije prirodne ubice – NK elije 1665.2.2.4. Sistem komplementa 1695.2.2.5. Drugi cirkulišu i proteini uro enog imuniteta 1715.2.2.6. Citokini 1725.2.3. Uloga uroenog imuniteta u stimulaciji adaptivnog imunog odgovora 174
ELIJAMA 1775.3.1. Tipovi elijama-posredovanih imunih reakcija 1775.3.2. Razvoj efektornih elija 1785.3.2.1. Prepoznavanje antigena od strane T elija i kostimulacija 1785.3.2.2. Klonalna ekspanzija T elija 1815.3.2.3. Diferencijacija naivnih CD4+ T elija u efektorne elije 1815.3.2.4. Diferencijacija naivnih CD4+ T elija u citoliti ne T elije (CTLs) 1865.3.3. Migracija efektornih T elija i drugih leukocita na mesto gde je antigen 187
5.3.4. Efektorni mehanizmielijama-posredovanog imuniteta 1885.3.4.1. T- elijama posredovana aktivacija makrofaga i drugih leukocita 188
5.3.4.2. Mehanizmi CTL-posredovanog uništavanja inficiranih elija 1915.4. EFEKTORNI MEHANIZMI HUMORALNOG IMUNOG ODGOVORA 1955.4.1. Pregled humoralnog imunog sistema 1955.4.2. Neutralizacija mikroba i njihovih toksina 1965.4.3. Antitelima-posredovana opsonizacija i fagocitoza 1985.4.3.1. Fc receptor fagocita 199
5.4.3.2.
elijama-posredovana citotoksi nost koja zavisi od antitele 2005.4.4. Sistem komplementa 201
5.4.4.1. Putevi aktivacije komplementa 2025.4.4.2. Receptori za proteine komplementa 2095.4.4.3. Regulacija aktivacije komplementa 2105.4.4.4. Funkcije komplementa 2115.4.5. Funkcija antitela na specijalnim anatomskim mestima u organizmu 2125.4.5.1. Mukozni imunitet 212
5.4.5.2. Neonatalni imunitet 213D. DODATAK 215D.1. LABORATORIJSKE TEHNIKE KOJE SE KORISTE U IMUNOLOGIJI 215D.1.1. Laboratorijske metode koje koriste antitela 215
D.1.1.1. Kvantifikacija antigena imunoesejima 215D.1.1.2. Puifikacija i identifikacija proteina 216D.1.1.3. Markiranje i detekcija antigena u elijama i tkivima
219D.1.1.4. Odre ivanje/merenje interakcije antigen-antitelo 221D.1.2. Analiza genske strukture i ekspresije 221D.1.2.1. „Southern Blot“ hibridizacija 221D.1.2.2. „Northern Blot“ hibridizacija 223D.1.2.3. Lan ana reakcija polimeraze 223D.1.3. Transgeni miševi i „knock-out“ ciljnih gena 224L. LITERATURNI IZVORI 227
UVOD U IMUNOLOGIJU 01U ovom delu skripte je dat kratak uvod u imunologiju, kao i najosnovniji pojmovi o evoluciji
imunog sistema.
Imunologija je nauka koja prouava mehanizme koji su se razvili u toku evolucije, a u cilju
odbrane organizma od štetnog uticaja stranih agenasa tj. svega onoga što organizam ne
prepoznaje kao svoje i što remeti ili preti da poremeti homeostazu. Re imunitet (imunost,
otpornost) je izvedena od latinske rei immunitas koja se koristila da opiše zaštitu Rimskih
senatora od javnih tužilaca tokom njihovog rada u senatu. Istorijski, imunost oznaava zaštitu odbolesti, ili preciznije zaštitu od svega što može dovesti do poremeaja homeostaze, a potom
eventualno i bolesti. elije i molekuli koji su odgovorni za zaštitu organizma ine imuni sistem,
a njihova zajednika i dobro koordinisana aktivnost, kao odgovor na strane agense, ini
imuni odgovor. Fiziološka funkcija imunog sistema je odbrana. Dugo vremena se imunologija
razvijala kao povezana sa mikrobiologijom u nameri da proui neutralisanje i uklanjanje
delovanja patogenih mirkoorganizama, pa su se i teorije o postanku i funkcionisanju imunog
sistema svodile samo na prirodnu selekciju koja je,ini se, dopustila razvoj samo viših
organizama iji se imunološki sistem mogao delotvornije odupreti napadu mikroorganizama.
Pokazalo se da imunološka reakcija postoji i na nepatogene mikroorganizme, pa je uloga imunog
sistema šira i mnogostrukija, te je vrlo teško jednostavno i precizno definisati fiziološku ulogu
imunog sistema.
Imunologija je eksperimentalna nauka bazirana na eksperimentalnim zapažanjima i zakljucima
koji se iz njih izvode. Evolucija imunologije kao eksperimentalne discipline zavisi od sposobnosti
da se manipuliše funkcijom imunog sistema u kontrolisanim uslovima. Istorijski, prvi jasan
primer ovakve manipulacije i jedan koji je ostao zabeležen kao najdramatiniji je svakako uspešna
vakcinacija Edvarda Dženera (engl. Edward Jenner) protiv malih boginja. Ovaj lekar je ustanovio
da pacijenti koji su se oporavili od kravljih boginja nisu bii zaraženi malim boginjama. Na osnovu
ovih zapažanja on je ubrizgao sadržaj fistule kravljih boginja u rame osmogodišnjeg deaka.
Kasnije je isti deak namerno inficiran malim boginjama, ali se bolest nije razvila. Dženerovootkrie vakcine (lat. vaccinus kravlji, od krava) je prouzrokovalo znaajan napredak u imunologiji i
ekspanziju primene vakcina, što se pokazalo kao najefikasniji metod za prevenciju infektivnih
bolesti.
U prošlom veku, posebno zadnjih 40 godina prošlog veka, novi eksperimentalni pristupi i
sofisticirane naune metode doprineli su boljem razumevanju funkcije imunog sistema.
Ekspanzivnim razvojem i napredkom metoda biotehnologije (produkcija monoklonalnih antitela;knock-out i transgene elijske linije; tehnologije rekombinantne DNK; proizvodnja rekombinantih
proteina, posebno antigena i antitela i njihovih fragmenata, kao i himernih i humaniziranih
antitela; proizvodnje citokina i drugih biološki aktivnih materija i dr.), poinje brži razvoj
imunologije, te nova saznanja brzo nalaze i praktinu primenu u transplantacijskoj i tumorskoj
medicini. Iskustvo da pri transplantaciji davalac (donor) i primalac (akceptor) moraju biti što
sliniji, nametnulo je potrebu istraživanja njihovih slinosti i razlika i razvilo novu disciplinu –
imunogenetiku, a tumorska imunologija je dobila mogunost klinike primene kroz
imunodijagnostiku i imunoterapiju
Stoga se danas, fiziološka uloga/funkcija imunog sistema ogleda u odbrani od infekcije,
zaštiti i odbrani od tumora, kao i u održanju antigenske i genske homeostaze organizma .
Odbrana protiv štetnih agenasa je posredovana ranom reakcijom urodjenog imuniteta
(prirodna otpornost organizma) i kasnom reakcijom steenog (adaptivna otpornost
organizma) imuniteta.
Prirodna i adaptivna otpornost su komponenete integrisanog odbrambenog odgovora organizma u
kome brojne elije i molekuli funkcionišu kooperativno. Imuni sistem prepoznaje stranog agensa,
a takodje, dovodi i do njegove destrukcije. Imuni sistem mora da prepozna štetni agens, a
takodje, mora da razlikuje stranog napadaa od sastavnih konstituenata sopstvenog organizma.
Ako se to ne desi, dolazi do pojave tzv. autoimunih bolesti kada imuni mehanizmi deluju protiv
sopstvenih molekula (prvenstveno proteinskih). Pored toga, imuni sistem može da uništi
kancerozneelije i/ili spre
i razvoj odredjenih tumora. Takodje, imuni sistem je uklju
en u
odbacivanje transplantata, sa izuzetkom transplantata od jednojajanog blizanca.
Osnovni pojmovi o evoluciji imunog sistemaIako i biljke i najprostiji životinjski oblici imaju odbrambene mehanizme, složenija evolucija
višeelijskih organizama je nametnula i vitalnu potrebu razvoja internog odbrambenog sistema
koji e ih štititi od razliitih stranih agenasa. Mehanizmi za odbranu organizma su prisutni u
„nekoj formi“ kod svih višeelijskih organizama i oni ine/predstavljaju tzv. urodjeni (prirodni,
nespecifini) imunitet. Mnogo specijalizovaniji odbrambeni mehanizmi se javljaju kod
vertebrata i oni ine još jedan odmbrambeni sistem tzv. steeni (adaptivni, specifini) imunitet
koji fukcioniše zajedno sa urodjenimine
i mo
an odbrambeni sistem.
Tabela 1.1. Prisustvo odredjenih odbrambenih mehanizama kod razliitih organizama
Taksonomska
grupa
Prirodni
imunitet
Steeni
imunitet
Fagocitoza T i B
limfociti
Antitela Antimikrobni
peptidi
Više biljke + - - - - +
Sundjeri + - + - - ?
Gliste + - + - - ?
Insekti, rakovi + - + - - +
Ribe + + + + + +
Žabe + + + + + +
Reptili + + + + + +
Ptice + + + + + +
Sisari + + + + + +
Razliite vrste elija kod beskimenjaka reaguju na mikroorganizme i/ili druge štetne agense takošto ih okružuju i uništavaju, ali nemaju antigen specifine limfocite i ne produkuju
imunoglobuline (Ig), niti proteine sistema komplementa. Ovi organizmi sadrže brojne solubilne
molekule kojima vezuju i liziraju mikroorganizme. Neki beskimenjaci poseduju specijalizovane
NK elije (engl. natural killer cells) - urodjeno-ubilake elije ili elije prirodne ubice; + prisutan, - nije prisutan.
(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
S porastom veliine i složenosti telesne gradje, kao i sa stepenom encefalizacije organizama, i
odbrambeni sistem postajao je sve složeniji da bi odgovorio svim nametnutim zadacima. To je
posebno izraženo kod kimenjaka jer je kod njih odbrana od mirkoorganizama bila preduslovnjihovog opstanka, te se razvio sistem, tzv. adaptivni imuni sistem koji funkcioniše po principu
prepoznavanja i uenja. Osnovne osobine adaptivnog imunog odgovora (prepoznavanje;
enje/memorisanje; razlikovanje sopstveno/strano) su prisutne i kod nižih kimenjaka, ali se
tokom evolucije progresivno uveavala sposobnost razlikovanja razliitih antigena.
Prvi susret sa bakterijskim, gljivinim, virusnim agensom obino rezultira infekcijom praenom
razvojem bolesti. Imuni sistem pomaže da se organizam oporavi od infekcije, a nakon toga
organizam razvija odgovarajue mehanizme koji ga ine otpornim na sledeu infekciju istim
agensom. Pored toga, prilino velika sklonost kimenjakih elija ka zloudnim tumorskim
promenama morala je usloviti razvoj vrlo osetljivog sistema koji bi mogao prepoznati veoma fine i
tanane razlike izmedju zdrave i maligno-transformisane sopstvene elije. Kontinuirana borba
kimenjaka sa mikroorganizmima rezultirala je razvojem odbrambenog sistema koji radi na
principu prepoznavanja i neutralisanja (prirodni, urodjeni ili nespecifini mehanizmiodbrane) i/ili prepoznavanja, neutralisanja i uenja/pamenja (adaptivni, steeni ili
(4) proteini koji se nazivaju citokini, a regulišu i koordinišu brojne aktivnosti elija nespecifinog
imunog sistema.
Mehanizmi urodjenog imunog sistema prepoznaju i specifini su za strukture koje su sline zapojedine grupe mikroorganizama, ali ne mogu da definišu fine i male razlike izmedju stranih
supstanci. Urodjeni imunitet obezbedjuje prvu, ranu, odbranu protiv invazije mikroorganizama.
Suprotno urodjenom imunitetu, razvio se specifian sistem imunih mehanizama koje stimulišu
izlaganje infektivnom agensu i poveava im se veliina odbrambene sposobnosti pri svakom
narednom izlaganju specifinom agensu. S obzirom da se ova forma imunog odgovora razvija kao
odgovor na infekciju i adaptira se prema infekciji naziva se adaptivna imunost ili adaptivni
imunitet. Osnovna obeležja adaptivnog imuniteta su veoma izražena specifinost za odredjene
molekule, kao i sposobnost »pamenja« (memorisanja) i na osnovu toga izraženije i brže reakcije
pri ponovljenom izlaganju istom stranom agensu. Adaptivni imuni odgovor je sposoban da
prepozna i reaguje na veoma veliki broj tzv. »mikrobijalnih« , ali i »nemikrobijalnih« supstanci.
Pored toga, poseduje neverovatno veliku sposobnost i kapacitet da razlikuje ak i veoma bliske
mikroorganizme i/ili molekule i zbog toga se naziva i specifini imunitet. Komponente
adaptivnog imuniteta su limfociti i njihovi produkti. Strane supstance koje indukuju specifian
imuni odgovor i/ili interaguju sa produktima imunološke reakcije nazivaju se antigeni.
Urodjeni (prirodni) mehanizmi odbrane su filogenetski stariji i u pripravnosti su za efikasno
delovanje pre bilo kakve naznake o tome da e homeostaza biti poremeena stranim agensom. U
sluaju susreta sa stranim agensom deluju brzo i svaki put sa jednakom efikasnošu aktiviraju
raspoložive resurse elija i molekula iako se komponente ovog sistema nisu prethodno srele sa
»napadaem«. Usmereni su relativno nespecifino protiv stranih agenasa (prepoznaju generalno
motive makromolekula koji grade zid bakterijskih elija i sl., ali ne specifine funkcionalne grupe).
Razlikuju strano od sopstvenog (prisutnog u homeostazi), ali nikako ne razlikuju vrstu stranog
agensa i ne ostavljaju nikakav memorijski zapis o susretu sa stranim agensom. Na suprot tome,adaptivni (steeni) mehanizmi odbrane, iako filogenetski mladji, usmereni su protiv tano
odredjene i specifine funkcionalne grupe koja igra ulogu specifinog »aktivatora« elija
adaptivnog imunog sistema. Kao rezultat aktiviranja adaptivnih mehanizama odbrane razvijaju se
specifine efektorne reakcije elijske (citotoksini T limfociti) ili humoralne (antitela)
komponente adaptivnog imunog sistema. Pored toga, adaptivni mehanizmi imunog odgovora
ostavljaju memorijski zapis o susretu sa specifinim stranim agensom i nakon ponovljenog
susreta reakcija usmerena ka uništavanju štetnog agensa je snažnija i brža, tj. efikasnija.
Mesto maturaci je Crvena koštana srž (neut rof ilni,
eozinofilni i bazofilni granulociti i
monociti) i tkiva (mastociti i makrofagi)
Crvena koštana srž Timus
Mesto gde se nalaze zrele
elije
Krv, vezivno tkivo, limfatino tkivo Krv i limfatino tkivo Krv i limfatino tkivo
Produkti primarne
sekrecije
Histamin, kinini, komplement,
prostaglandini, leukotrijeni, interferon
Antitela Citokini
Primarno dejstvo Inflamatorni odgovor i fagocitoza Zaštita od ekstracelularnih
antigena (bakterije, toksini,
paraziti, virusi)
Zaštita od intracelularnih antigena (virusi,
intracelularne bakterije i gljive) i tumora:
regulacija antitelo-posredovanog i elijskog
imunog odgovora (T elije pomonice i
supresorske T elije)
Reakcije
hipersenzitizacije(preosetljivosti)
Nema Trenutna hipersenzitivnost
(atopija, anafilaksija,citotoksine reakcije,
kompleksni imuni poremeaji)
Odložena hipersenzitivnost (alergija ili infekcija i
kontaktna hipersenzitivnost)
(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Urodjena i adaptivna otpornost su komponenete integrisanog odbrambenog odgovora organizma u
kome brojne elije i molekuli funkcionišu kooperativno. Iako je urodjena otpornost usmerena na
eliminaciju mikroorganizama, veliki broj patogenih vrsta je tokom evolucije stekao sposobnost
rezistencije na mehanizme urodjenog imuniteta, te njihova eliminacija zaheva mone mehanizmeadaptivnog imunog odgovora. Dve najznaajnije veze ova dva sistema su u tome što: (1) urodjeni
mehanizmi imunog odgovora stimulišu adaptivni imuni odgovor i utiu na prirodu adaptivnog
imunog odgovora, dok (2) adaptivni imuni mehanizmi koriste veliki broj efektornih mehanizama
urodjenog imuniteta u eliminaciji mikroorganizama, esto uveavajui odbrambene aktivnosti
urodjenih odbrambenih mehanizama.
Prema konvenciji/dogovoru termin imuni odgovor i imuni sistem se odnosi na adaptivniimunitet, dok se za urodjeni imunitet više koristi termin urodjena (prirodna) otpornost organizma,
U pogledu korišenja razliitih komponenti i posrednika imunog sistema, kao i u pogledu razliitefunkcije u eliminisanju razliitih antigena, razlikuju se dva tipa adaptivnog imunog odgovora:
humoralni imunitet i elijama-posredovani imunitet (Slika 2.2.). Humoralni imunitet je
posredovan molekulama u krvi i mukoznim sekretima, koje se nazivaju antitela, a produkuju ih
elije koje se nazivaju B limfociti (ili B elije). Antitela prepoznaju antigene mikroorganizama,
neutrališu infektivnost mikroorganizama i
»oznaavaju« mikroorganizme za eliminaciju
preko razliitih drugih efektornih mehani-
zama imunog sistema. Humoralni imunitet je
osnovni odbrambeni mehanizam uperen
protiv vanelijskih (ekstracelularnih) anti-
gena i mikroorganizama i njihovih toksina
zbog toga što sekretovana antitela imaju
sposobnost vezivanja za ove mikroorganizme
i/ili njihove toksine i na taj nain asistiraju u
njihovoj eliminaciji. Antitela su veoma
specijalizovana, te razliita antitela mogu
aktivirati razliite efektorne mehanizme (npr.
neka stimulišu fagocitozu, druga aktiviraju
oslobadjanje inflamatornih medijatora iz
mastocita, i dr.).
Slika 2.2. Tipovi adaptivnog imuniteta
elijama-posredovani imunitet koji se još naziva elijski imunitet je posredovan specifinim
elijama koje se nazivaju T limfociti (ili T elije). elijski imunitet je odgovoran za imune
mehanizme kojima se uništavaju unutarelijski (intracelularni) antigeni i mikroorganizmi.
Ovaj tip imunog odgovora se razvio kao odgovor na unutarelijske mikroorganizme, kao što su
virusi i neke bakterije koji preživljavaju i proliferišu i unutar fagocita ili drugih elija organizma
domaina, a njihovi antigeni su nedostupni cirkulišuim antitelima. Odbrana organizma od
ovakvih tipova infekcije je funkcija elijama-posredovanog imuniteta, a time se poboljšavadestrukcija mikoorganizama »nastanjenih« u fagocitima ili se uništava inficirana elija, kako bi se
Zaštitna uloga imunosti uperena protiv razliitih vrsta mikroorganizama i njihovih antigena
može biti indukovana odgovorom organizma domaina na strani antigen ili prenošenjem
antitela ili limofocita koji su specifini za antigen/mikroorganizam. Forma imuniteta koja seindukuje prilikom prvog izlaganja stranom antigenu naziva se aktivni imunitet, zato što
organizam ima aktivnu ulogu u odgovoru na antigen (Slika 2.3.). Individue i limfociti koji nisu bili
izloženi specifinom antigenu nazivaju se naivni (intaktni, virgini). Suprotno, individue koje su
odgovorile specifinom reakcijom na antigen zaštiene su prilikom narednog izlaganja istom
antigenu i kaže se da su imune (otporne) na taj specifini antigen. U zavisnosti od naina
kontakta sa stranim agensom, i u odnosu na to da li organizam aktivno uestvuje u formiranju
odgovora, razlikuju se aktivan prirodni imunitet (sluajan kontakt sa antigenom izaziva
primarni odgovor; pri prvom kontaktu mogu da se razviju simptomi bolesti, ali ne moraju, a
razvija se otpornost na dati antigen) i aktivan veštaki imunitet - vakcinacija (vakcina sadrži na
neki nain promenjen
antigen tj. on nema
sposobnost virulentnosti ne-
go samo imunogeninosti,
tako da ne izaziva simptome
bolesti; prva vakcinacijaizaziva primarni odgovor, a
sledea odgovor memorijskih
elija, visok titar antitela i
dugotrajnu protekciju).
Slika 2.3. Aktivni i pasivni imunitet
Pasivni imunitet se može ostvariti prenošenjem seruma koji sadrži antitela i/ili limfocita od
specifino imunizovane individue (u procesu koji se naziva adaptivni transfer u eksperimentalnim
situacijama), pri emu primalac seruma/limfocita postaje imun na specifian antigen iako nikada
nije došao u kontakt sa njim, niti je razvio imuni odgovor (Slika 2.3.). Pasivna imunizacija je
koristan metod za poboljšanje rezistentnosti u veoma kratkom vremenu, bez potrebe za ekanjem
da se razvije adaptivni imuni odgovor. Pasivan prirodni imunitet stie fetus preko placente
majke, kao i odoje preko majinog mleka. Pasivan veštaki imunitet formira se aplikacijomgotovih antitela, što prouzrokuje momentalnu, ali kratkotrajnu zaštitu i koristi se kao tretman
koji spašava život kod potencijalno letalnih infekcija kakav je npr. tetanus (ubrizgavanje antitela
koja su izolovana iz životinje koja je imunizovana bakterijskim toksinima). U klinikim uslovima
se stepen imuniteta na prethodno izlaganje antigenu/mikoorganizmu meri indiretno, ili analizom
prisustva produkata imunog odgovora (serumska antitela specifina za antigene) iliadministracijom supstanci izolovanih i purifikovanih od mikroorganizama i praenjem/merenjem
reakcije na ove supstance. Reakcija na antigene je vidljiva/merljiva jedino kod individua koje su
ranije bile izlagane istom antigenu i za ovakve osobe se kaže da su “senzibilisane” na dati
specifian antigen, a reakcija njihovog organizma je indikator “senzibilisanosti”. Iako reakcija na
izolovani i preišeni antigen nema znaajnu zaštitnu funkciju, pokazano je da su senzibilisane
individue sposobne da ispolje zaštitni imuni odgovor protiv mikroba.
2.1.3. Osnovne karakteristike/obeležja adaptivnog imunog odgovora
Svi humoralni i elijama-posredovani imuni odgovori prema stranim antigenima ispoljavaju
nekoliko fundamentalnih karakteristika koje su posledica osobina limfocita koji zapravo i
posreduju u ovim odgovorima.
Specifinost (engl. specificity) – sigurnost da e veliki broj razliitih antigena izazvati specifian
odgovor.Diverzitet (engl. diversity)– raznolikost omoguava imunom sistemu da odgovori na veliki broj
razliitih antigena.
Memorija (engl. memory) – dovodi do poveanja odgovora prilikom ponovljenog izlaganja istom
antigenu.
Specijalizacija (engl. specialization) – generiše odgovore koji su optimalni za odbranu protiv
razliitih tipova mikroorganizama i njihovih antigena.
Ograniavanje sopstvenog (limitacija) tzv. »samoograniavajui« odgovor (engl. self-limitation) – dozvoljava/omoguava imunom sistemu da se »vrati« u stanje homeostaze.
Ne reaktivnost (tolerantnost) prema sopstvenom (engl. nonreactivity/tolerance to self)–
spreava ošteenje organizma domaina prilikom odgovora na strane antigene.
Specifinost i diverzitet se ispoljavaju kao sposobnost adaptivnog imunog sistema da razvija
specifian mehanizam imunog odgovora na veoma razliite antigene, ak i na razliite delove
jednog kompleksa proteina, polisaharida ili drugih makromolekula (Slika 2.4.). Delovi ovakvih
antigena koji se specifino prepoznaju od strane pojedina
nih limfocita nazivaju se determinante
(antigene determinante) ili epitope. Ova visoka specifinost postoji zbog toga što pojedini
limfociti ekpresuju membranske receptore koji su sposobni da razlikuju suptilne razlike u
strukturi izmedju odredjenih antigena. Klonovi limfocita sa razliitim specifinim receptorima su
prisutni kod neimunizovane (naivne) individue i sposobni su da prepoznaju i reaguju na
specifian antigen, na emu se zasniva osnovna postavka hipoteze klonske selekcije koja ekasnije u tekstu (deo 2.1.5.1. Prepoznavanje antigena ) biti malo detaljnije objašnjena. Ukupan
broj antigenih specifinosti limfocita jedne individue se naziva limfocitni repertoar i on je veoma
veliki. Procenjeno je da jedan organizam može razlikovati/odvojiti izmedju 107 i 109 razliitih
antigenih determinanti. Ovo svojstvo limocita se naziva diverzitet i rezultat je varijabilnosti u
strukturi antigen-vezjueg mesta na limfocitnom receptoru koji vezuje antigene. Drugim reima,
postoji veoma veliki broj klonova limfocita koji se razlikuju po strukturama njihovih antigenih
receptora, te se na taj nain kreira ukupan »repertoar« koji je ekstremno raznolik. Limfociti svakog
klona, nakon aktiviranja specifinim antigenom imaju sposobnost brze proliferacije, stvarajui
potomstvo iste specifinosti koje broji više hiljada elija. To je tzv. klonska ekspanzija koja
osigurava da se adaptivni imunitet suprotstavi brzoj proliferaciju mikoorganizama. Molekularni
mehanizmi koji omoguavaju i generišu veliki diverzitet u populaciji antigenih receptora bie
pomenuti u Odeljku 4. Maturacija, aktivacija i regulacija limfocita .
Tabela 2.3. Osnovne osobine adaptivnog imunog odgovora
OSOBINA FUNKCIONALNI ZNACAJSpecifinost Razliiti Ag izazivaju specifine odgovore. Osnova za specifine odgovore leži u tome što limfociti ekspresuju membranske
receptore koji razlikuju fine razlike u strukturi koje postoje izmedju razli itih antigena.
DiverzitetImuni sistem specifino odgovara na širok spektar razliitih Ag (repertoar limfocita - izuzetno veliki; izraunato je da imuni sistem
može da razlikuje, i odgovori specifino, na 107-109 razliitih imunih determinanti). Drugim reima, postoje mnogi, razliiti klonovilimfocita koji se razlikuju u strukturi svojih receptora za antigene i u specifinosti za antigene
MemorijaPonovljeno izlaganje istom Ag izaziva vei i brzi imuni odgovor. Stimulacija naivnih limfocita sa Ag stimuliše ekspanziju klonova I
njihovu diferencijaciju na efektorne i dugo živee memorijske elije. Memorijski limfociti imaju specijalne karakteristike koje ih ineefikasnijim od naivnih limfocita (koji nisu bili u kontaktu sa Ag) u eliminaciji Ag.
Specijalizacija Odgovori su specifini i optimalni za razliite tipove Ag
Limitacija Imuni odgovor je vremenski ogranien - imuni sistem se vraa na nivo bazalne aktivnosti kada se eliminiše Ag
Tolerancija zasopstveno tkivo
Mehanizmi odbrane na strani patogen ne oštecuju sopstvene elije
Memorija se ispoljava kao sposobnost elija adaptivnog imunog sistema da na odredjeni nain
»memorišu« (zapamte) prethodni kontakt sa
antigenom i da se na taj nain poveasposobnost reakcije/odgovora prilikom
ponovljenog susreta sa istim antigenom.
Reakcija/odgovor na drugo i svako naredno
izlaganje istom antigenu naziva se
sekundarni imuni odgovor i on je obino
mnogo brži, vei, a esto i kvalitativno razliit
od prvog tzv. primarnog imunog odgovora
na isti antigen (Slika 2.4.).
Slika 2.4. Specifinost, memorija i tolerantnost na sopstveno
adaptivnog imunog odgovora
Primarni imuni odgovor se aktivira nakon prvog prodora antigena u organizam tj. kada
predhodno nestimulisani «naivni» limfociti prepoznaju antigen. Svaki naredni kontakt sa istim
antigenom, uglavnom, dovodi do razvijanja sekundarnog imunog odgovora. Sekundarni imuniodgovor zapoinje kada memorizujue elije (odredjenog primarnim kontaktom aktiviranog i
proliferisanog klona) prepoznaju iste antigene. Nakon prepoznavanja, one proliferišu i
diferenciraju se u efektorne elije, koje neutrališu antigen. Dakle, sekundarni imuni odgovor se
razvija brže od primarnog i ima veu amplitudu odgovora (npr. vei je titar antitela u serumu).
Smatra se da se zajedno sa sekundarnim, ponovo razvija i primarni imuni ogovor, koji e nakon
proliferacije i diferencijacije limfocita, ostaviti odredjeni broj memorizujuih elija u limfatinom
tkivu, cirkulaciji ili kosnoj srži. Imunološka memorija se javlja delimino zbog toga što svako
izlaganje specifinom antigenu dovodi do ekspanzije klona koji poseduje receptore za dati antigen.
Pored toga, stimulacija naivnih limfocita antigenima generiše tzv. dugo-živee memorijske elije
(ovaj fenomen e biti opisan u Poglavlju 2.2. elije i tkiva imunog sistema ). Ove memorijske elije
imaju specijalne karakteristike koje im omoguavaju da budu mnogo efikasnije u eliminaciji
antigena nego naivni limfociti koji nisu bili u kontaktu sa antigenom (npr. memorijski B limfociti
produkuju antitela, koja vezuju antigene sa veim afinitetom, nego antitela produkovana prilikom
primarnog imunog odgovora; memorijske T elije imaju veu sposobnost »dolaska« na mesto
infekcije nego naivne T elije). Imunološka memorija na neki nain vrši optimizaciju mehanizamaimunog odgovora u borbi sa infekcijama, jer svaki novi susret sa mikroorganizmom i/ili
antigenom generiše sve više memorijskih elija, a aktiviraju se i one koje su prethodno nastale.
Sposobnost memorisanja je jedan od razloga zbog kojeg vakcine obezbedjuju dugotrajnu zaštitu
protiv infekcija.
Specijalizacija se ogleda u sposobnosti imunog sistema da, na razliite mikroorganizme, odgovori
na veoma razliite, tano definisane i specijalne naine, maksimalno pojaavajui odbrambene
mehanizme usmerene protiv mikroorganizama. Prema tome, humoralni imunitet i elijama-
posredovani imunitet mogu biti aktivirani razliitim klasama mikroorganizama ili istim
mikroorganizmom u razliitim stadijumima infekcije (vanelijske i unutarelijske) i svaki tip
imunog odgovora štiti organizam domaina od date klase mikroorganizama. ak i u okviru
humoralnog i elijama-posredovanog imunog odgovora, priroda antitela ili T limfocita koji se
generišu može da varira od jedne do druge klase antigena (o specijalizaciji e biti diskutovano u
Odeljku 3. Prepoznavanje antigena i Odeljku 4. Maturacija, aktivacija i regulacija limfocita ).
Ograniavanje sopstvenog (limitacija) ili tzv. »samoograniavajui« odgovor se ogleda u
sposobnosti imunog sistema da se vrati u stanje »homeostaze« odnosno mirovanja, u kome je bio
»zateen« prilikom invazije štetnog agensa, spreman da odgovori na naredni napad antigena.
Naime, svaki normalan imuni odgovor slabi tokom vremena nakon stimulacije sa antigenom, a
imuni sistem se »vraa« u svoje bazalno stanje mirovanja do uspostavljanja homeostaze.Homeostaza se održava u najveoj meri zbog toga što su imuni odgovori uzrokovani antigenima i
funkcionišu u cilju eliminacije antigena, te je stoga neophodna eliminacija osnovnih stimulusa za
preživljavanje i aktivaciju limfocita. Pored toga, antigeni i imuni odgovori na date antigene
inhibišu sam imuni odgovor.
Nereaktivnost (tolerantnost) prema sopstvenom se ogleda u sposobnosti adaptivnog imunog
sistema da se bori protiv velikog broja razliitih mikroorganizama, kao i drugih stranih antigena,ali da u normalnim, fiziološkim uslovima, ne reaguje protiv sopstvenih antigena i/ili potencijalno
antigenih molekula. Jedna od najmarkantnijih karakterijstika svakog normalnog imunog sistema
je njegova sposobnost da prepoznaje, reaguje/odgovara i eliminiše veliki broj stranih (onih koji
organizmu ne pripadaju) antigena, a da istovremeno ne reaguje i stvara ošteenja protiv
sopstvenih (onih koji organizmu pripadaju) antigenih molekula. Tolerancija prema sopstvenim
antigenima ili tolerancija prema sopstvenom se održava na raun nekoliko medjusobno-
koordinisanih mehanizama. Jedan od njih je eliminacija limfocita koji ekspresuju receptore
specifine za neke od sopstvenih antigena. Drugi mehanizam je dozvoljavanje limfocitima da se
»sretnu« sa drugim sopstvenim antigenima u situaciji kada je onemoguena stimulacija limfocita
koji reaguju na sopstveno (engl. self-reactive lymphocytes) ili postoji funkcionalna inaktivacija
ove grupe limfocita. Ovi mehanizmi tolerancije prema sopstvenom i diskriminacije izmedju
sopstvenih i stranih antigena bie detaljnije opisani u Odeljku 4. Maturacija, aktivacija i regulacija limfocita . Abnormalnosti u indukciji ili održavanju tolerancije prema sopstvenom dovode do
imunog odgovora upravljenog prema sopstvenim tzv. autolognim antigenima i esto rezultira
poremeajima koji se nazivaju autoimune bolesti.
Sve nabrojane karakteristike imunog sistema su neophodne, ukoliko se želi ostvariti odbrambena
funkcija imunog sistema. Specifinost i memorija omoguavaju imunom sistemu da veoma
efikasno eliminiše perzistentne i ponovljenje stimulacije sa istim antigenom, te da sanira infekcije
koje su prolongirane ili uestale. Diverzitet/raznolikost je neophodna da bi imuni sistem odbranio
organizam od mnogih i raznovrsnih potencijalnih patogena iz okruženja. Specijalizacija
omoguava imunom sistemu da formira »sopstveni dizajn« odgovora kako bi najbolje i
najefikasnije eliminisao razliite vrste antigena. Ograniavanje sopstvenog imunog odgovora
omoguava imunom sistemu da se »vrati« u prvobitno stanje mirovanja nakon eliminacije svakog
stranog antigena i da bude u pripravnosti i sposoban da odgovori pri narednom susretu sa
antigenom. Tolerancija prema sopstvenom je vitalna za prevenciju ošteenja sopstvenih elija i
tkiva tokom održavanja funkcije raznolikog repertoara limfocita specifinog za strane antigene.
2.1.4. elijske komponente adaptivnog imunog sistema
Osnovne elije imunog sistema su limfociti, antigen prezentujue elije i efektorne elije.
Limofociti su elije koje specifino prepoznaju i odgovaraju na antigen i zbog toga su one
medijatori humoralnog i elijskog imuniteta. Postoje razliite populacije limfocita specifine ponainu prepoznavanja antigena i funkcijama (Slika 2.5). B limfociti su jedine elije sposobne da
produkuju antitela. Oni prepoznaju ekstracelularne antigene ukljuujui i one na površini elije, a
potom se diferenciraju u elije koje sekretuju antitela, te na taj nain predstavljaju medijatore
humoralnog imuniteta. T limfociti ne produkuju antitela. Ovi limfociti prepoznaju antigene
intracelularnih mikroorganizama i funkcionišu u smislu uništavanja ovih mikroorganizama ili
inficiranih elija, te predstavljaju medijatore elijama-posredovanog imuniteta. Antigeni receptori
T limfocita su membranski molekuli razliiti od antitela, ali strukturno povezani sa njima. T
limfociti imaju ogranienu specifinost za antigene, te oni prepoznaju iskljuivo peptidne antigene
koji su zakaeni za proteine ekspresovane na površini elija domaina, kodirane genima velikog
MHC). Stoga T elije prepoznaju iodgovaraju iskljuivo na antigene
vezane za površinu elije (engl. cell
surface antigens), dok na solubilne
antigene ne reaguju. T limfociti
podrazumevaju razliite subpopulaci-
je, a najbolje definisne su pomone T
elije (pomonice) i citolitini ili
citotoksini T limfociti (engl.
C ytolytic T L ymphocites - CTLs). Kao
markeri za fenotipsko razlikovanje
subpopulacija limfocita mogu se
koristiti membranski proteini.
Slika 2.5. Klase limfocita
Na primer, elije pomonice ekspresuju membranski protein CD4, dok citotoksini T limfociti
ekspesuju CD8 protein. T i B limfociti imaju klonalno distribuirane receptore za antigen tj. postoji
veliki broj klonova za razliite antigene, a pripadnici istog klona imaju iste receptore za antigene
na svojim membranama. Geni koji kodiraju receptore za antigene, se formiraju rekombinacijom
DNA segmenata, tokom razvoja ovih elija. Somatske rekombinacije generišu milione razliitih
gena za receptore, formirajui vrlo širok repertoar razliitih limfocita. Kao odgovor na stimulaciju
antigenom, pomone T elije sekretuju proteine koji se nazivaju citokini, a njihova funkcija je da
stimulšu proliferaciju i diferencijaciju kako samih T elija, tako i drugih elija ukljuujui B elije,
makrofage i druge leukocite. Citotoksine T elije uništavaju elije koje produkuju strane
antigene, kao što su elije inficirane virusim ili drugim intracelularnim mikroorganizmima.
Specifini T limfociti ija je funkcija da uestvuju uglavnom u inhibiciji imunog odgovora nazivaju
se regulatorni T limfociti. Njihovo stvaranje i precizna fiziološka uloga još uvek nije precizno
definisana. Pored B i T limfocita, trea klasa limfocita su tzv. urodjeno-ubilake elije (engl.
Natural Killer - NK cells) ili elije prirodne ubice ukljuene u urodjenoj otpornosti na viruse i
druge intracelularne mikroorganizme. Inicijacija i razvoj adaptivnog imunog odgovora zahtevada antigeni budu »uhvaeni« i »izloženi« specifinim limfocitima. elije koje ispunjavaju ova dva
zadatka i koje su u službi »serviranja« antigena limfocitima nazivaju se antigen prezentujue
elije (engl. Antigen Presenting Cells - APC). Najspecijalizovanije APC su dendritske elije kože
osposobljene da hvataju antigene koji dospevaju iz spoljašnjeg okruženja, da ih transportuju do
limfoidnih organa i na kraju da prezentuju ove antigene naivnim T limfocitima kako bi se aktiviraoimuni odgovor. Drugi elijski tipovi funkcionišu kao APC u razliitim stadijumima humoralnog i
elijama-posredovanog imuniteta. Aktivacija limfocita antigenima vodi ka generisanju velikog
broja razliitih medjusobno koordinisanih mehanizama koji imaju za cilj eliminaciju antigena i
veoma esto zahtevaju prisustvo specifinih elija koje se nazivaju efektorne elije. U razliitim
tipovima imunog odgovora efektorne elije mogu biti npr. aktivirani T limfociti, mononuklearni
fagociti i druge elije imunog sistema. Limfociti i »dodatne« elije koje su u funkciji imunog
sistema su koncentrisani u anatomski diskretnim limfoidnim organima gde one medjusobno
interaguju i iniciraju imuni odgovor. Limfociti su takodje prisutni i u krvi i odatle mogu da
recirkulišu u limfoidna tkiva, a potom na periferiju koja je izložena antigenu i da ga tamo
eliminišu. Detaljnije informacije o elijskoj komponeneti imunog sistema bie predoene u
Poglavlju 2.2. elije i tkiva imunog sistema.
2.1.5. Faze adaptivnog imunog odgovora
Adaptivni imuni odgovor se odvija kroz nekoliko faza – prepoznavanje antigena, aktivacija
limfocita i efektorna faza eliminacije antigena – praena »povratkom« u stanje homeostaze i
održavanja memorije (Slika 2.6.).
Svi imuni odgovori zapoinju
prepoznavanjem specifinog atigena.
Ovo prepoznavanje prouzrokuje i
vodi ka aktivaciji limfocita koji suprepoznali antigen, a kulminira u
U narednim delovima teksta je dat sažet prikaz pojedinih faza adaptivnog imunog odgovora, a
detaljnije informacije bie predoene u posebnom poglavlju.
2.1.5.1. Prepoznavanje antigena
Svaka individua poseduje veliki broj limfocita klonskog porekla, pri emu je svaki klon nastao od
jednog jedinog prekursora i sposoban je da prepozna i reaguje na odredjenu antigenu
determinantu, te se nakon ulaska antigena »selektuje« specifian postojei klon i aktivira
antigenom (Slika 2.7.). Ovaj fundamentalni princip imunog sistema se naziva hipoteza klonske
selekcije, a predložena je kao hipoteza koja objašnjava kako imuni sistem može da ogovori na
veliki broj razliitih antigena. Prema ovoj hipotezi, antigen-specifini klonovi limfocita se razvjaju
ranije i nezavisno od izlaganja
antigenu. elije unutar jednog
klona poseduju identine antigene
receptore koji se razlikuju od
antigenih receptora na elijama
lanicama drugih klonova. Iako je
veoma teško postaviti gornju gra-
nicu broja antigenih determinantikoje prepoznaje imuni sistem
sisara, naješe se koriste
vrednosti izmedju 107 i 109. Ovo je
razumljiva aproksimacija broja
razliitih antigenskih receptornih
proteina koji se produkuju te
reflektuje broj pojedinih klonovalimfocita prisutnih u svakom
organizmu.
Slika 2.7. Hipoteza klonske selekcije
Ovo je razumljiva aproksimacija broja razliitih antigenskih receptornih proteina koji se
produkuju, te reflektuje broj pojedinih klonova limfocita prisutnih u svakom organizmu. Straniantigeni interaguju i aktiviraju postojee klonove antigen-specifinih limfocita tj. onih koji imaju
receptore za datu antigenu determinantu, u specijalizovanom limfoidnom tkivu gde imuni odgovor
zapoinje.
2.1.5.2. Aktivacija limfocita Aktivacija limfocita zahteva prepoznavanje dva razliita signala: prvi je antigen a drugi je
komponenta urodjenog imunog odgovora na mikroorganizme koji su oštetili eliju (Slika 2.8.).
Ovaj fenomen je definisan kao hipoteza dva signala za aktivaciju
limfocita. Potreba za antigenom (tzv. signalom 1 ili prvim
signalom) garantuje specifinost imunog odgovora (registrovae ga
samo klon koji ima specifini receptor za taj antigen). Potreba za
dodatnim stimulusom iniciranim od strane mirkoorganizama ili
reakcije urodjenog imuniteta na mikroorganizme (tzv. signal 2
ili drugi signal) garantuje da e imuni odgovor biti indukovan
onda kada bude potreban (protiv mikroorganizama ili drugih
štetnih agenasa) a ne protiv bezopasnih molekula ukljuujui i
sopstvene antigene.
Slika 2.8. Dva signala su neophodna za aktivaciju limfocita
Odgovor limfocita na antigene i drugi signal ukljuuje sintezu novih proteina, proliferaciju
elija i diferencijaciju u efektorne i memorijske elije. To podrazumeva aktivaciju transkripcije
gena koji ranije nisu bili aktivni tj. sintezu novih proteina, i proliferaciju elija odredjenog klona.
U sluaju nekih akutnih virusnih infekcija, veliina klona aktivranog antigenom može biti 50 000
puta vea od bazalne. Antigenom-aktivirani limfociti se diferenciraju u efektorne elije ,
(citotoksini T limfociti, elije pomonice i plazma elije), ija je funkcija da eliminišu antigene, imemorijske elije , koje su dugoživee i pokazuju uvean odgovor prilikom ponovnog susreta sa
istim antigenom. Periferni limfatini vorovi su mesto gde B i T limfociti odgovaraju na antigene
(koji pristižu iz perifernog tkiva putem limfe). U slezini limfociti odgovaraju na antigene poreklom
eliminaciju mikroba. Eliminacija ekstracelularnih i intracelularnih antigena posredstvom antitela
i T limfocita veoma esto zahteva ueše kako drugih, tzv. nelimfatinih elija, tako i ueše
odbrambenih mehanizama koji su operativni u urodjenom imunom odgovoru. Prema tome, istimehanizmi urodjenog imunog odgovora, koji obezbedjuju prvu liniju odbrane protiv infektivnih
agenasa, mogu biti korišeni prilikom odredjenih adaptivnih odgovora u eliminaciji
mikroorganizama. Pored toga, kao što je napomenuto ranije, veoma važna generalna funkcija
adaptivnog imunog odgovora je da pojaava efektorne mehanizme urodjenog imuniteta i da ih
fokusira na ona tkiva i elije koji su napadnuti stranim antigenom.
Na kraju imunog odgovora, imuni sistem se vraa u svoje bazalno stanje mirovanja, najveim
delom zbog toga što veina antigen-stimulisanih limfocita umire apoptozom. Apoptoza je forma
regulisane, fiziološke elijske smrti u kojoj nukleus prolazi kondenzaciju i fragmentaciju, plazma
membrana postaje »mehurasta« i ispunjena vezikulama, interna struktura i poredak
membranskih lipida se gubi, te mrtva elija biva veoma brzo fagocitirana i pre izlivanja njenog
sadržaja. Apoptoza je proces suprotan nekrozi, obliku elijske smrti, u toku koga nuklearana i
elijska membrana pucaju i sadržaj se izliva što aktivira mehanizme lokalne inflamatorne reakcije.
Velika frakcija antigenima-aktiviranih limfocita ulazi u proces apoptoze verovatno zbog toga štopreživljavanje limfocita zavisi od antigena i antignenom-indukovanih faktora rasta, te kada imuni
odgovor eliminiše antigen kojim je bio iniciran, limfociti ostaju bez stimulusa esencijalnih za
preživljavanje i umiru. Za preživljavanje memorizujuih elija nije potrebna stimulacija sa
antigenom. Izvestan broj memorizujuih elija migriraja u limfne noduse (gde obezbedjuje pul
antigen specifinih limfocita, koji mogu biti brzo aktivirani i diferencirani u efektorne elije,
prilikom ponovnog izlaganja istom antigenu), dok druge ostaju u mukoznom tkivu ili cirkulišu u
krvi (odakle mogu biti regrutovane za brzi odgovor u bilo kom delu tela).
Osnovni pojmovi i principi uvedeni u ovom poglavlju detaljnije e biti objašnjeni u tekstu poglavlja
kroz glavne ulaze u organizam (koža, GIT, RS). Vezivanje antigena i njihov transport do
limfatinih organa je prvi korak u adaptivnom IO.
• Naivni limfociti (limfociti koji nisu bili u kontaktu sa antigenom) migriraju kroz periferne
limfatine organe i tu se susreu sa antigenom, prepoznaju ga i iniciraju IO. (Memorijski iefektorni limfociti nastaju od antigen-stimulisanih naivnih limfocita).
• Efektorni i memorijski limfociti cirkulišu krvotokom i dospevaju i do mesta prodora
antigena i tu se zadržavaju. Time je omogueno sistemsko delovanje imuniteta tj. da imuni
specijalizovane elije koje iskazuju antigene i time aktiviraju limfocite (engl. antigen-
presenting cells, APCs),
efektorne elije koje eliminišu antigene.
Tabela 2.4. elije imunog sistema i njihova primarna funkcija
TIP ELIJE PRIMARNA FUNKCIJA TIP ELIJE PRIMARNA FUNKCIJA
P R I R O D N I IM U N I T E T S T E E N I I M U N I T E T
Neutrofilnigranulociti
Fagocitoza i inflamatorni procesi; naješe prvinapuštaju cirkulaciju i dolaze do inficiranog tkiva
B elije Nakon aktivacije, diferenciraju se uplazma elije ili memorijske B elije
Monociti Napuštaju cirkulaciju i u tkivima se razvijaju umakrofage
Plazma elije Produkuju antitela koja su direktno iliindirektno odgovorna za destrukcijuantigena
Makrofagi Najmoniji fagociti; znaajni u kasnim
stadijumima infekcije i reparacije tkiva,rasporeeni su u celom organizmu u ciljupravovremenog »hvatanja« stranih agenasa;produkuju antigene; uestvuju u aktivaciji T i Blimfocita
Memorijske B elije
Brzo i efikasno odgovaraju na antigenna koji je imuni sistem prethodno vereagovao; odgovorne za imunitet
Bazofilni granulociti Pokretljive elije, napuštaju cirkulaciju, dospevajudo tkiva gde pospešuju oslobaanje jedinjenjakoja uestvuju u inflamatornim procesima
Citotoksine C elije Odgovorne za destrukciju elijaliziranjem ili produkcijom citokina
Mastociti Nepokretne elije u vezivnom tkivu; pospešujuinflamatorne procese
T elije odgovorne zaodgodjenu hipersenzitivnost
Produkuju citokine koji pospešujuinflamatorne procese
Eozinofilnigranulociti
Iz krvi prelaze u razliita tkiva i oslobaaju jedinjenja koja inhi bišu inflamatorne procese T elije pomonice Aktiviraju B elije i efektorne T elije
Prirodne elije ubice Liziraju tumorske elije i elije inficirane virusima Supresorske T elije Inhibiraju B elije i efektorne T elijeMemorijske T elije Brzo i efikasno odgovaraju na antigen
na koji je imuni sistem prethodno vereagovao; odgovorne za steeniimunitet
Dendritske elije Procesuju antigene i uestvuju uaktivaciji B i T elija
Iako su morfološki posmatrano isti, limfociti se razlikuju po svojoj funkciji kao i po proteinskim
produktima. B limfociti (nosioci humoralnog imuniteta), su dobili naziv zato što kod ptica oveelije sazrevaju u Bursi Fabricii . Sisari ne poseduju anatomski ekvivalent Burse Fabricii, te oni
sazrevaju u kosnoj srži. T limfociti (medijatori elijske imunosti), nastaju u kosnoj srži, a zatim
migriraju i sazrevaju u timusu. T limfocite ine dve grupe limfocita, T elije pomonice i citolitiki
(citotoksini) T limfociti (CTLs). T i B limfociti poseduju klonalno distribuirane receptore za
antigene. Drugim reima, postoji mnogo klonova ovih elija koji se medjusobno razlikuju po
specifinosti njihovih receptora za odredjene antigene (pripadnici istog klona ekspresuju iste
receptore za antigen, koji se razlikuje od receptora pripadnika drugog klona). Geni koji kodiraju
receptore za antigene se formiraju rekombinacijom segmentata DNA u toku razvoja ovih elija.
Zahvaljujui ovim somatskim rekombinacijama nastaju geni za milione razliitih receptora i tako
nastaje vrlo velik i raznolik repertoar limfocita. Urodjeno-ubilake elije (engl. natural killer cells;
NK) su trea populacija limfocita koja poseduje razliite receptore od T i B limfocita i ija je
funkcija vezana za nespecifinu imunost (prirodnu otpornost).
Tabela 2.5. Klase limfocita
KLASA FUNKCIJA RECEPTOR ZA ANTIGEN FENOTIPSKI MARKER
T limfociti - pomonice Stimulišu rast i diferencijaciju B
limfocita.
Aktiviraju makrofage sekrecijom
citokina.
heterodimer CD3+, CD4+, CD8-
Citolitiki T limfociti
(citotoksini)
Uništavaju virusom inficirane elije,
tumorske elije; odbacivanje alografta.
heterodimer CD3+, CD4-, CD8+
B limfociti Produkcija antitela Antitelo vezano za membranu
limfocita (imunoglobulin)
Fc receptori; klasa II MHC;
CD19; CD21
Urodjeno-ubilake
elije
Uništavaju virusom inficirane elije,
tumorske elije;
Imunoglobulinu-slian receptor na
ubilakim elijama
Fc receptor za IgG
(CD16)
Membranski proteini se mogu koristiti kao fenotipski markeri za razlikovanje funkcionalno
razliitih populacija limfocita. Na primer, veina T elija pomonica ekspresuje površinske
(cluster of differentiation) je istorijski termin koji oznaava kolekciju monoklonalnih antitela, koja
su specifina za razliite markere diferencijacije limfocita. CD sistem obezbedjuje uniforman
pristup u identifikaciji površinskih molekula na limfocitima, APCs i mnogim drugimelijskim
tipovima imunog sistema. Mnogi od ovih proteina/markera imaju znaajnu ulogu u funkciji
limfocita.
Slika 2.11. Morfologija limfocita. A- limfocit u perifernoj krvi (svetlosna mikroskopija); B- mali limfocit (elektronska mikroskopija); C- veliki limfocit (elektronska mikroskopija).
Diferencijacija limfocita
Kao i ostale elije krvi, i limfociti nastaju u kosnoj srži. U toku kompleksnog procesa sazrevanja
(maturacije) oni ekspresuju receptore za antigene i dobijaju funkcionalne i fenotipske
karakteristike zrele elije. B limfociti sazrevaju u kosnoj srži, dok T limfociti napuštaju kosnu srž,
nastanjuju timus, i tu maturiraju u zrelu formu. Zrele forme limfocita napuštaju kosnu srž i
timus, ulaze u cirkulaciju i
nasta-njuju periferne limfne
organe. Zrele forme limfocita,
koje se nalaze u limfnim voro-
vima, a nisu bile u kontaktu saantigenom, nazivaju se naivni
limfociti.
Slika 2.12. Sazrevanje limfocita
Funkcija naivnih limfocita je da prepoznaju antigene i iniciraju adaptivni IO. Ukoliko se ne sretnu
sa antigenom, naivni limfociti posle nekog vremena bivaju izloženi apoptozi i umiru, a populacija
se održava na odredjenom nivou zahvaljujui nastajanju novih naivnih limfocita od progenitornih
elija kosne srži. Procenjeno je da poluživot naivnih limfocita miša iznosi oko 3-6 meseci, dok
humani limfociti žive nekoliko godina. Veruje se da je za preživljavanje naivnih limfocita
neophodno “slabo” prepoznavanje sopstvenih antigena, tako da elije primaju signale koji ih
održavaju u životu, a nedovoljni su da aktiviraju diferencijaciju u efektorne elije. Priroda ovih
auto-antigena znaajnih za preživljavanje naivnih limfocita, za sada nije poznata. Drugim reima,
receptor za antigen na naivnim limfocitima je neophodan ne samo za prepoznavanje stranog
antigena i iniciranje diferencijacije u efektorne elije, nego i za preživljavanje naivnih elija. Takodje, smatra se da su i citokini znaajni za preživljavanje naivnih limfocita.
u kosnu srž, gde neke od njih žive duži period nakon završetka IO. Ipak veina plazma elija ne
živi dugo nakon eliminacije antigena.
Diferencijacija u memorijske elije. Neki od antigen-stimulisanih B i T limfocita sediferenciraju u memorijske elije, koje su odgovorne za brzi i masovan IO, nakon ponovnog
susreta sa istim antigenom (sekundarni IO). Memorijske elije preživljavaju u stanju
funkcionalnog mirovanja i nekoliko godina nakon eliminacije antigena. Od naivnih i efektornih
limfocita se razlikuju po proteinima koje ekspresuju na svojoj membrani. Memorijski B limfociti
na membrani ekspresuju Ig kao što su IgG, IgE i IgA dok naivni B limfociti imaju IgM i IgD.
Takodje, memorijski T limfociti u odnosu na naivne T elije na membrani imaju više adhezivnih
molekula, kao što su integrini i CD44. Ovi proteini promovišu migraciju memorijskih elija na
mesto infekcije. Neke memorijske elije migriraju u limfne vorove gde obezbedjuju pul antigen-
specifinih limfocita, koji mogu brzo da odgovore na ponovni prodor antigena (mogu brzo da
proliferišu u efektorne elije). Druge memorijske elije, nastanjuju mukozna tkiva ili cirkulišu
krvotokom, odakle brzo mogu da budu regrutovane u efektorni odgovor, i usmerene na mesto
prodora antigena.
2.2.1.2. Antigen-prezentuju e elije (APCs)
Antigen-prezentujue elije (APCs) su populacije elija koje su specijalizovane da “hvataju”antigene i iskazuju ih na svojim membranama, T limfocitima. One, obezbedjuju signal koji
stimuliše proliferaciju i diferencijaciju T limfocita. Najbrojnija populacija APCs, ukljuena u
aktivaciju T limfocita su dendritske elije. Makrofage, kao i B limfociti, takodje, mogu da
funkcionišu kao APCs (B limfociti mogu da iskažu antigene, na svojoj membrani, T elijama
pomonicama). Specijalizovane elije tzv. folikularne dendritske elije, iskazuju antigene B
limfocitima, tokom odredjenih faza humoralnog imunog odgovora.
Dendritske elije. Dendritske elije imaju znaajnu ulogu u “hvatanju” proteinskihantigena i indukciji elijskog imunog odgovora (stimulaciji T limfocita). Ove elije se nalaze ispod
epitela u veini organa, gde “hvataju” antigene, a zatim ih transportuju do perifernih limfoidnih
organa. Tu se dendritske elije sreu sa T limfocitima. Veina potie od monocitne loze i otuda
naziv mijeloidne dendritske elije.
Mononuklearni fagociti. Sistem mononuklearnih fagocita se sastoji od elija ija je
primarna funkcija fagocitoza. elije ovog sistema potiu od elija kosne srži, koje ulaze u
cirkulaciju a potom sazrevaju i bivaju aktivirane u razliitim tkivima.
Monociti su nepotpuno diferencirane elije koje napuštaju kosnu srž, i ulaze u
cirkulaciju. Monociti su dijametra 10-15 µm, imaju bubrežasto jedro i granuliranu citoplazmu
koja, izmedju ostalog, sadrži lizozome, fagocitne vakuole i citoskeletne filamente. Kada dospeju u
tkiva, ove elije sazrevaju i postaju makrofage. Nakon aktivacije, makrofage se mogu razviti u
razliite morfološke forme. One koje se nalaze u blizini epitelnih
elija u koži, razvijaju izrazitoveliku citoplazmu i nazivaju se epiteloidne elije. Aktivirane makrofage se mogu fuzionisti i tako
formirati multinukleatne džinovske elije. Makrofage se nalaze u svim organima, i vezivnim
tkivima, i u zavisnosti od lokalizacije imaju razliite nazive. Na primer, u CNS se zovu mikrogli-
jalne elije; kada oblažu vaskularne sinuse u jetri, nazivaju se Kupferove elije; u pluima su
alveolarne makrofage; dok se multinukleatni fagociti kosti zovu osteoklasti.
Makrofage, koje su fagocitirale antigene, prikazuju te antigene na svojoj membrani, efektornim T
limfocitima. Efektorni T limfociti, onda, aktiviraju makrofage da unište antigene. Ovakva
dešavanja predsta-
vljaju glavni mehani-
zam elijskog imunog
odgovora protiv intra-
celularnih mikroba
(antigena).
Slika 2.14. Sazrevanje mononuklearnog fagocita
Makrofage, takodje, aktiviraju naivne T limfocite i indukuju primarni IO. Ipak, smatra se da su
dendritske elije mnogo efikasnije u indukovanju primarnog IO. Mononuklearni fagociti su,
takodje, znaajne efektorne elije u nespecifinom i u specifinom IO (prirodnom i steenom IO).
Efektorne funkcije makrofaga vezane za nespecifinu imunost su fagocitoza mikroba i produkcija
citokina koji aktiviraju druge elije ukljuene u inflamatorni odgovor. U adaptivnom IO,
makrofage takodje, imaju znaajne efektorne funkcije: u elijskom IO, antigen-stimulisani T limfociti aktiviraju makrofage da unište fagocitirani antigen; u humoralnom IO, receptori za
antitela, koji se nalaze na membrani makrofaga, prepoznaju antigene okružene antitelima
(opsonine) i fagocitiraju ih.
Folikularne dendritske elije. Folikularne dendritske elije (FDCs) su prisutne u
germinalnim centrima limfnih folikula u limfnim vorovima, slezini i mukoznim limfoidnim
tkivima. Veina ovih elija nije poreklom od elija kosne srži i nije srodna dendritskim elijama.
FDCs “hvataju” antigene u kompleksu sa antitelom ili produkte komplementa, i iskazuju ove
antigene na svojim membranama, da bi bili prepoznati od B limfocita.
Multipotentne (HSCs, expresuju markere /proteine/ CD34 i Sca-1 – koriste se za identifikaciju stem elija iz suspenzije elija kosne srži, prilikomtransplantacije kosne srži).
Timus je mesto maturacije T limfocita. Sastoji se iz dva režnja, a svaki režanj je fibroznim septama
podeljen na vei broj lobulusa.
Svaki lobulus je podeljen na korteks (spolja; gusto
nastanjen T limfocitima - timociti) i medulu (unutra;
redje naseljenu T limfocitima). Rasute po timusu su i
nelimfoidne epitelijalne elije, makrofage i dendritske
elije. Neke od timusnih dendritskih elija ekspresuju
specifine markere, kao sto je CD8 koji je tipian za T
limfocite, pa se zovu limfoidne dendritske elije (za
razliku od mijeloidnih dendritskih elija opisanih ranije). Timus je dobro vaskularizovan i sadrži eferentni limfatini
sud koji se drenira u medijastinalni limfni vor. Nezreli T
limfociti dospevaju do korteksa krvotokom, i tu zapoinje
njihova maturacija. U toku maturacije timociti migriraju u
medulu, tako da medula sadrži uglavnom zrele T limfocite.
Zreli T limfociti napuštaju timus i krvotokom dospevaju do
perifernih limfatinih organa.
Slika 2.18. Morfologija timusa
2.2.2.3. Limfni vorovi i limfati ni sistem
Limfni vorovi su agregati elija bogatih limfocitima, smešteni duž limfnih sudova. Sastoje se od
korteksa i medule. Okruženi su fibroznom kapsu-lom, a brojni aferentni limfatini sudovi izlivajulimfu u subkapsularni (marginalni) sinus. Limfa napušta vor preko eferentnih limfatinih
sudova, koji izlaze kroz hilum. Ispod subkapsularnog sinusa korteks sadrži agregate elija tzv.
folikule. Neki folikuli sadrže centralne delove, zvane germinalni centri, koji se svetlo boje
klasinim histološkim bojama. Folikuli bez germinalnog centra su primarni folikuli, a oni sa
germinalnim centrima, sekundarni folikuli. Oko limfatinih i vaskularnih sudova se nalaze
prostori koji sadrže limfocite kao i dendritske elije i mononuklearne fagocite. Ispod korteksa,
nalazi se medulla koja je nastanjena makrofagama i plazma elijama. Krv dospeva u limfni vorarterijama (kroz hilus) koje se u korteksu granaju u kapilare, a napušta vor venskim sudom koji
citokina i tako doprinose nespecificnim imunim i inflamatornim reakcijama. Langerhansove elije
su nezrele dendritske elije, koje svojim nastavcima formiraju gotovo kontinu-alnu mrežu za
hvatanje antigena u suprabazalnom epidermisu. Nakon sti-mulacije citokinima, Langerhansove
elije retrahuju svoje nastavke, gube
adhezivne karakteristike koje ih vezuju za
epide-rmalne elije i migriraju u dermis.
Putem limfe dospevaju do limfnih
vorova. Ovaj proces je sitimulisan
hemokinima koji deluju specifino na
Langerhansove elije. Intraepitelijalni
limfociti ine oko 2% od ukupnog broja
limfocita u koži (ostali se nalaze u
dermisu), veina od njih su CD8+ T
limfociti. Intraepidermalni T limfociti
ekspresuju ogranien set receptora za
antigene. Kod miševa (i još nekih vrsta)
mnogi intraepidermalni T limfociti
ekspresuju receptor koji nije tipian za T limfocite i sastoji se iz i lanaca (za razliku od tipinogreceptora za antigene na CD4+ i CD8+ elijama, koji je izgradjen od i lanca). receptor za
antigene je takodje karakteristian i za intraepitelijalne T limfocite intestinuma, što je verovatno
povezano sa prepoznavanjem mikroba koji obino prodiru kroz epitel. Dermis, kao i druga vezivna
tkiva, sadrži rasute makrofage i T limfocite (CD4+ i CD8+) uglavnom oko krvnih sudova. Nije jasno,
da li su ove elije stalno nastanjene u dermisu ili su se tu zatekle u recirkulaciji (u tranzitu)
izmedju krvi i limfe.
2.2.2.6. Mukozni imuni sistem
Mukozna površina gastrointestinalnog i respiratornog trakta je nastanjena limfocitima i APCs koji
iniciraju IO na progutane i inhalirane antigene. Kao i koža, epitel mukoze je mesto mogueg
prodora stranih antigena, i predstavlja barijeru izmedju spoljašnje i unutrašnje sredine
organizma. U mukozi gastrointestinalnog trakta, limfociti su u veem broju nadjeni u 3 regiona: u
epitelijalnom sloju, rasuti po lamini proprii i u anatomski uoblienim tvorevinama u lamini proprii
tankog creva u tzv. Pajerovim ploama. elije na svakoj od ovih lokacija imaju karakteristine
fenotipske i funkcionalne karakteristike. Veina intraepitelijalnih limfocita su T elije. Kod ljudi,
Recirkulacija limfocita i njihova migracija u odredjeno tkivo je omoguena:
adhezionim molekulima na limfocitima, endotelijalnim elijama i u ekstracelularnom
matriksu;
hemokinima koji se produkuju u endotelu i u drugim tkivima.
Adhezija limfocita za endotelne elije koje oblažu postkapilarne venule, determiniše koja tkiva e
biti nastanjena limfocitima.
Adhezija limfocita za komponente ekstracelularnog matriksa u tkivu i njihovo odvajanje od
matriksa, odredjuje koliko dugo e limfociti biti zadržani u odredjenom ekstravaskularnom
prostoru, pre nego što limfom i limfotokom budu ponovo vraeni u krvotok.
Adhezione molekule koje se ekspresuju na limfocitima se nazivaju “homing” receptori a ligandi
koji se ekspresuju na vaskularno-endotelnim elijama su adresini.
“Homing” receptori na limfocitima su molekule koje pripadaju familijama:
selektina
integrina i
Ig superfamiliji.
Naravno, ovi receptori su razliiti od receptora za antigen, a model recirkulacije limfocita je
nezavisan od antigena.
Recirkulacija naivnih T limfocita kroz limfoidne organeNaivni T limfociti uglavnom nastanjuju i recirkulišu kroz periferne limfatine organe, gde
prepoznaju i odgovaraju na strane antigene. Kao što je poznato, antigeni su koncentrisani u
limfnim vorovima i slezini, gde su iskazani na membranama dendritskih elija, a kretanje
naivnih limfocita kroz limfne vorove i slezininu poveava verovatnou susreta sa tim antigenima
(a samim tim i iniciranje adaptivnog imunog odgovora)2. Naivni limfociti koji udju u limfni vor,
napuštaju cirkulaciju kroz modifikovane postkapilarne venule tzv. “high endotelial venules”
(HEVs), i migriraju u stromu limfnogvora. HEVs su prisutne i u mukoznim limfoidnim organimakao što su Pajerove ploe u crevu. Migracija naivnih limfocita iz cirkulacije u stromu limfnog vora
ukljuuje seriju interakcija, izmedju limfocita i endotelnih elija HEVa. Naivni limfociti na svojoj
membrani ekspresuju homing recepror, L-selektin (CD62L, pripada familiji selektina), a HEVs
ekspresuju adresin (peripheral node addressin, PNAd) koji je ligand za L-selektin. Vezivanje L-
selektina za ligand je interakcija niskog afiniteta, tako da strujanje krvi kroz venulu kida tu vezu,
nakon ega se veza ponovo uspostavlja ali na drugom mestu. Drugim reima, T limfociti ostaju
vezani za HEV samo nekoliko sekundi, zatim se odvajaju i vežu ponovo na drugom mestu. Ovo
izgleda kao valjanje limfocita po površini endotela. U limfnom voru se produkuju hemokini, koji
2Neto protok limfocita kroz limfne ovorove je vrlo visok ~25 x 109 elija prodje kroz limfni vor u toku jednog dana
PREPOZNAVANJE ANTIGENA 03Adaptivni imuni odgovor zapoinje specifinim prepoznavanjem antigena od strane limfocita. Uovom delu e biti opisana molekularna i elijska osnova prepoznavanja antigena, kao i
specifinosti T i B limfocita vezane za prepoznavanje antigena.
Osnovni nosioci funkcije prepoznavanja antigena u adaptivnom IO su 3 klase molekula:
antitela
molekuli glavnog kompleksa histokompatibilnosti (major histocompatibility complex; MHC)
receptor za antigen na T limfocitima (T cell antigen receptor; TCR).
Medju njima, antitela su najbolje prouena, imaju najširi dijapazon vezivanja razliitih antigenih
struktura, imaju veliku sposobnost razlikovanja razliitih antigena, i imaju najvei afinitet za
antigene.
3.1. KARAKTERISTIKE ANTIGENA
Antigen je bilo koja supstanca koja može specifino da se veže za antitelo ili TCR. Antitela mogu
da prepoznaju razliite biološke molekule, ukljuujui, jednostavne intermedijarne metabolite,
šeere, lipide, hormone, kao i makromolekule kao što su kompleksi karbohidrata, fosfolipida,
nukleinskih kiselina i proteina. Medjutim, samo su makromolekule sposobne da stimulišu B
limfocite i iniciraju humoralni imuni odgovor. Molekuli koji su sposobni da iniciraju imuni
odgovor se nazivaju imunogeni. Mali molekuli, mogu da se vežu za antitela ali nisu sposobni da
iniciraju imuni odgovor (nisu imunogenini). U praksi, ovakve molekule (hapteni) se vezuju zamakromolekule pre imunizacije. Kompleks hapten-nosa može da funkcioniše kao imunogen.
Molekuli su obino mnogo vei nego deo preko koga se vežu za antitelo/receptor.
antigene i aktiviraju nekoliko efektornih mehanizama koji ih eliminišu.
Sekretovana antitela su prisutna u krvi, mukoznim sekretima i intersticijalnom fluidu gde
neutrališu i eliminišu mikrobe i toksine tj. funkcionišu kao efektorne molekule humoralnog
imuniteta. Sekretovana antitela i BCR prepoznaju antigene svojim varijabilnim domenima, dok
konstantni regioni sekretovanih antitela imaju sposobnost da vežu druge molekule (npr. receptore
na fagocitima, mastocitima, elijama prirodnim ubicama ili proteine komplementa) u smislu
eliminacije štetnog antigena. Može se rei da antitela imaju dve funkcije u humoralnomimunitetu: BCR prepoznaje antigene i inicira humoralni imuni odgovor, dok sekretovana antitela
eliminišu antigene u efektornoj fazi imunog odgovora.
3.2.1. Molekularna struktura antitela
Zbog razliite rastvorljivosti, serumski glikoproteini se mogu razdvojiti na albumine i globuline izkojih se dalje zahvaljujui razliitoj elektroforetskoj pokretljivosti mogu izdvojiti razliite frakcije.
Veina antitela je izolovana iz tree grupe migrirajuih globulina tzv. gama globulina ili
imunoglobulina (Ig). Svi molekuli antitela imaju zajednike osnovne strukturne karakteristike ali
ispoljavaju i znaajnu raznolikost u regionima koji vežu antigene.
Molekul antitela je izgradjen od dva identina teška lanca (H) i dva identina laka lanca (L) koja
grade varjabilni region i jedan ili više konstantnih regiona. etiri lanca su povezana tako da
formiraju molekul koji ima oblik slova Y. Disulfidnim vezama su medjusobno povezana dva teška
lanca, kao i laki za teške lance. Teški i laki lanci su izgradjeni iz serije ponavljanih homologih
Slika 3.2. Forme teškog lanca imunoglobulina (membranskih i sekretovanih). Membranska forma teškog lanca sadrži transmembranskiregion izgradjen od hidrofobnih ostataka aminokiselina i citoplazmatini region koji se razlikuje kod razliitih izotipova. Citoplazmatini region
membranske forme teškog lanca sadrži 3 rezidue, dok 3 sadrži 28 ostataka aminokiselina. C- termilani region teških lanaca sekretovanih
imunoglobulina se takodje razlikuje: lanac ima rep (21 ostatak) koji je ukljuen u formiranje pentamera, dok 3 ima kratak rep (samo 3aminokiseline).
njihovo povezivanje sa lakimlancima je regulisano proteinima
endoplazmatskog retikuluma tzv.
aperonima (engl. chaperones). Ovi
proteini (ukljuujui i klaneksin i
BiP (binding protein)) se vežu za
novosintetisani polipeptid Ig, i time
ga obeležavaju za degradaciju
ukoliko od njega ne nastane
molekul Ig. U endoplazmatskom
retikulumu se teški i laki lanci
kovalentno vezuju (preko disulfidne
veze i N- glikozilacije). Nakon
spajanja, molekuli Ig se odvajaju od
aperona i dospevaju u cisterne
Goldži kompleksa gde se pakuju u
vezikule (modifikacija karbohidra-
ta), transportuju do plazma
membrane i egzocitozom sekretuju
iz elije. Biosinteza proteina koji su
vezani za Ig lance je koordinisana
sa sintezom Ig. Na primer, IgA i IgM
se sekretuju kao multimeri koji su povezani sa J lancem. U elijama koje produkuju takvaantitela, transkripcija gena teškog i lakog lanca Ig je koordinisana sa transkripcijom gena i
biosintezom za J lanac. Maturacija B elija (od progenitorne elije kosne srži) je praena
promenama u ekspresiji Ig gena i produkcijom razliitih formi Ig molekula. Pre-B elija (najranija
forma koja produkuje polipeptide Ig) sintetiše menbransku formu teškog lanca. Za
novosintetisane polipeptide se veže aperon, što ograniava njegovo kretanje iz elije, tako da ovi
polipeptidi ostaju u citoplazmi pre-B elija i degradiraju se intracelularno. Mala koliina lanaca
se ekspresuje na površini limfocita i zajedno sa proteinima koji se nazivaju »surogati lakog lanca«
formira pre-B elijski receptor. Nezreli i zreli B limfociti produkuju ili lake lance koji se vežu za
lanace i formiraju molekule IgM. Ovakvo povezivanje spreava degradaciju teškog lanca i
dozvoljava IgM da se ekspresuje na elijskoj membrani. Zreli B limfociti ekspresuju membranske
forme IgM i IgD ( i teški lanci povezani sa ili lakim lancima). Ovi membranski Ig receptori
funkcionišu kao receptori za antigen i iniciraju proces aktivacije B elija. BCR je nekovalentno
povezan sa dva druga membranska proteina Ig i Ig koja funkcionišu u prenosu signala. Kadaantigen aktivira zrelu B eliju, zapoinje njena diferencijacija u eliju koja sekretuje antitela
(plazma elija). Ovaj proces je praen promenama u modelu produkcije Ig. Jedna od ovih promena
je konverzija membra-nskih Ig u Ig koji se sekretuju iz elije. Druga promena je ekspresija
razliitih izotipova
teškog lanca tj. »havy
chain isotype
switching«.
Slika 3.4. Ekspresija imuno-globulina tokom maturacije Blimfocita
3.2.3. Karakterisike antitela vezane za prepoznavanje antigena
Antitela specifino prepoznaju razliite antigene i vezuju se za njih sa razliitim afinitetom. V
region antitela je odgovoran za sve karakteristike vezane za prepoznavanje antigena.
Specifinost antitela su vrlo specifina za antigen, prepoznaju i vrlo male razlike u hemijskoj
strukturi3. Ipak, nekad antitela proizvedena za jedan antigen mogu da reaguju i sa drugim,
strukturno slinim antigenom »cross-reaction«.
3Smatra se da individue produkuju ogroman broj strukturno razliitih antitela, verovatno oko 109, a pri tome svako antitelo ima razliitu specifinost.
Diverzitet (raznolikost) postojanje velikog broja antitela koja reaguju sa razliitim antigenima.
Ukupna kolekcija antitela razliite
specifinosti repertoar antitela.
Afinitet suma privlanih i odbojnih
sila izmedju jedne Ag determinante i
jednog veznog mesta na Ab4.
Aviditet je mera ukupne jaine
vezivanja antigena sa mnogim
antigenim determinantama i multi-valentnim antitelom. Aviditet zavisi od
valentnosti antigena i od valentnosti
antitela (on je više nego suma
individualnih afiniteta).
Slika 3.5. Valentnost i aviditet interakcije
antitelo-antigen
3.2.4. Antigen-antitelo interakcija
Reakcija izmedju antigena i antitela je reverzibilna reakcija, koja se ostvaruje nekovalentnim
vezama npr. vodonikovim vezama, elektrostatikim vezama, Van der Waals-ovim silama i
hidrofobnim vezama.
Ag + Ab AgAb
4 Antitela produkovana tokom primarnog imunog odgovora na jedan proteinski antigen obino imaju Kd izmedju 10-7 – 10-9 M, dok u sekundarnom imunom odgovoru
Neutralizacija Neutrališu infektivnost mikroba/patogenost toksina vezujui se za njih te smanjuju sposobnost mikroba da se vežu za eliju dmaina
Opsonizacija Opsonini stimulišu fagocitozu tako što se Fc regioni antitela vezuju za Fc receptore na fagocitima. Vezivanje Fc regiona za Fc
receptor stimuliše baktericidnu funkciju fagocita
Aktivacija komplementa Aktivacija komplementa je objašnjena ranije. Aktivacija komplementa vodi ka formiranju citolitikog kompleksa membrane. Razliitiprodukti aktivacije komplementa promovišu fagocitozu, izazivaju lizu elija i stimulišu inflamaciju.
Mukozni imunitet IgA se produkuje u lamini proprii mukoznih organa i aktivno transportuje kroz epitel (vezivanjem za Fc receptor) u lumen, gde blokirasposobnost mikroba da prodru u epitel
Neonatalni imunitet Novorodjene je zaštieno IgG majke koja prolaze kroz placentu (fetus) ili je zaštieno antitelima iz majinog mleka, tako što se IgGtransportuje kroz epitel creva (neonatalni Fc receptor).
svaki serološki definisan HLA alel ima multiple varijante koje se medjusobno razlikuju.
Drugim reima, polimorfizam je mnogo vei od onog pokazanog serološkim studijama.
MHC geni se kodominantno ekspresuju u svakoj individui.
Set MHC alela prisutnih na svakom hromozomu se zove MHC halotip.
3.3.2. Osobine MHC molekula
Svi MHC molekuli imaju iste osnovne strukturne karakteristike koje su od suštinskog zna aja zanjihovu funkciju tj. za iskazivanje peptida antigena i njegovog prepoznavanja od T limfocita.
Svaki MHC molekul se sastoji od ekstracelularne peptid-vezujue pukotine, 2
imunoglobulinu (Ig)-slina domena, transmembranskog domena preko kog je privršen za
elijsku membranu, i citoplazmatinog domena.
Polimorfne aminokiselinske rezidue MHC molekula se nalaze pored vezujue pukotine.
Zbog varijabilnosti u aminokiselinskom sastavu, u ovom regionu, razliite MHC molekule
vezuju i iskazuju razliite peptide koji bivaju specifino prepoznati od Ag-receptora na T elijama.
Ne polimorfan Ig-slian domen MHC molekule sadrži vezno mesto za CD4 i CD8 molekule
T limfocita.
Tabela 3.3. Karakteristike molekula MHC klase I i II
Molekuli klase I i klase II imaju pukotinu koja može da «primi» razliite antigenine
peptide.
Peptidi koji se vezuju za MHC pukotinu imaju strukturne karakteristike koje
promovišu/stimulišu interakciju sa molekulama MHC. To podrazumeva, na primer, da ve-
liina peptida odgovara veliini pukotine u koju treba da se
smesti, i da peptid ima ostatke aminokiselina koje su
komplementarne sastavu MHC pukotine5.
Povezivanje antigeninih peptida i MHC molekula je
saturaciona reakcija, malog afiniteta (Kd oko 10-6 M)6.
MHC molekule ne razlikuju strane od sopstvenih
peptida, tako da MHC molekule iskazuju strane, kaoi sopstvene peptide. T elije nadgledaju iskazivanje
antigeninih peptida, a smatra se da je blaga
stimulacija sopstvenim antigenima neophodna za
održavanje ovih elija u životu.
Slika 3.9. Kompeticija antigena za T limfocit
3.3.6. Ekspresija MHC molekula
S obzirom da je ekspresija MHC molekula neophodna za iskazivanje antigena T limfocitima, u
daljem tekstu e biti navedene neke osnovne/znaajne karakteristike njihove ekspresije.
Molekuli MHC klase I se konstitutivno ekspresuju na svim nukleiranim elijama, dok se klasa II
ekspresuje samo na dendritskim elijama, B limfocitima, makrofagama i na još nekoliko elijskih
tipova. Ovakav model ekspresije je vezan za funkciju T limfocita koji prepoznaju molekule klase I i
II. Na primer, efektorna funkcija CD8+ T limfocita, koji prepoznaju MHC klasu I, je da unište elije
inficirane intracelularnim mikrobima, kao što su npr. virusi. S obzirom da virusi mogu da
5Ostaci aminokiselina antigeninog peptida sadrže bone lance koji se vežu za komplementarne aminokiseline MHC molecule (esto hidrofobnim
interakcijama). Ovakvi ostaci se nazivaju “anchor residue” a nalaze se ili u centru ili na krajevima antigeninog peptida. Svaki molekul MHC-peptidsadrži jedan ili dva regiona preko kojih se ostvaruje ova medjusobna interakcija.6
Afinitet peptid-MHC interakcije je mnogo manji nego afinitet vezivana antigen-antitelo (Kd oko 10-7 do 10-11). Saturacija molekula klase II sa
peptidom traje oko 15-30 minuta. Jednom vezan peptid može da bude vezan duži period, od nekoliko sati do nekoliko dana!!!
3.4. PROCESOVANJE I PREZENTACIJA ANTIGENA T LIMFOCITIMA
T limfociti imaju centralnu ulogu u reakcijama adaptivnog imunog odgovora na proteinske
antigene. U okviru elijskog imunog odgovora, CD4+ T limfociti aktiviraju makrofage da unište
fagocitirane antigene, a CD8+ T limfociti ubijaju elije inficirane intracelularnim mikrobima. U
humoralnom imunom odgovoru, CD4+ T elije pomonice interaguju sa B limfocitima i stimulišu
ih na proliferaciju i diferencijaciju. APCs prikazuju MHC-antigenine peptide naivnim T elijama u
fazi prepoznavanja (iniciraju imuni odgovor), kao i diferenciranim T elijama u efektornoj fazi
(stimulišu mehanizme koji eliminišu antigene). U ovom odeljku e biti opisane karakteristike APCs
i procesi kojima se formiraju i iskazuju antigeni na APCs.
3.4.1. Karakteristike antigena koje prepoznaju T limfociti
Antigeni koje prepoznaju T limfociti su razliiti po svojim fiziko-hemijskim karakteristikama od
onih koji mogu biti prepoznati antitelima ili B limfocitima. Neke karakteristike prepoznavanja
antigena su jedinstvene i vezane samo za T limfocite.
Tabela 3.4. Karakteristike antigena koje prepoznaju T limfociti
KARAKTERISTIKE ANTIGENA KOJE PREPOZNAJU T LIMFOCITI OBJAŠNJENJE
T elije prepoznaju samo peptide MHC može da veže samo peptide
T elije prepoznaju linearnu a ne konformacionu determinantu peptidnihantigena
Peptidi se vezuju u pukotinu MHC molekula u linearnoj konformaciji i ne mogu daformiraju konformacionu determinantu
T elije prepoznaju samo antigene vezane za elijsku membranu MHC molekule su membranski proteini koji iskazuju stabilno vezan peptid na
elijskoj membrani
CD4+ i CD8+ T elije prepoznaju antigene iz ekstracelularnog ilicitoslonog pula
CD4+ elije pomonice prepoznaju peptide vezane za klasu II MHC molekula,Dok CD8+ citotoksini T limfociti prepoznaju peptide vezane za klasu I MHC
molekula.
Veina T limfocita prepoznaje samo peptide, dok B elije prepoznaju peptide, proteine,
nukleinske kiseline, polisaharide, lipide i hemikalije malih molekula. Drugim reima, T elijski
imuni odgovor se indukuje samo proteinskim antigenima (izvor peptida), dok humoralni imuni
odgovor nastaje kao reakcija na proteinske i neproteinske antigene. Neke T elije su specifine zamale molekule = haptene (npr. dinitrofenol ili laktam). U ovim sluajevima hapten se veže sa
„sopstvenim proteinom“ i takav konjugat hapten-nosa biva prepoznat od T limfocita.
T elije su specifine za sekvencu aminokiselina u peptidu. Nasuprot, B elije mogu da
prepoznaju konformacione determinante, koje postoje kada su antigeni u svojoj nativnoj
tercijarnoj konfiguraciji. TCR prepoznaje samo nekoliko rezidua i peptida. Razliite T elije
odgovaraju na antigene koji se razlikuju samo u jednoj aminokiselini.
T elije prepoznaju i odgovaraju na strane peptide samo kada su povezani sa membranom
APCs. B elije i sekretovana antitela prepoznaju solubilne antigene kao i one koji se nalaze na
elijskoj membrani.
T elije jedne individue prepoznaju peptidne antigene samo ako su ti peptidi povezani i
prikazani u kompleksu sa MHC molekulima te individue. Ovakvo prepoznavanje antigena kojenosi naziv MHC restrikcija (engl. self MHC restriction), može biti demonstrirano u
eksperimentalnim situacijama kada se T limfociti jedne individue pomešaju sa APCs druge. MHC
restrikcija je posledica procesa selekcije tokom sazrevanja T limfocita u timusu, koji osiguravaju
da T elije jedne individue prepoznaju samo antigene iskazane na membrani APCs te iste
individue (prepoznaju strani peptid samo kada je vezan za odredjen alelski oblik MHC molekula).
Iako T elije pokazuju osobinu MHC restrikcije, one mogu da prepoznaju strane MHC molekule
prisutne u graftovima tkiva prilikom transplantacije i dovedu do odbacivanja grafta.
CD4+ elije pomonice prepoznaju peptide u kompleksu sa MHC molekulama klase II, dok
CD8+ CTLs prepoznaju komplekse antigeninih peptida i MHC molekula klase I. Vezano za
predhodno, CD4+ T limfociti prepoznaju peptide poreklom od ekstracelularnih proteina koji su
internalizovani u vezikule APCs, dok CD8+ CTLs prepoznaju peptide poreklom od citosolnih,
obino, endogeno sintetisanih proteina.
Pored prezentacije antigena vezanih za MHC molekule, postoji još jedan sistem prezentacije,
specijalizovan za prezentaciju lipidnih antigena. CD1 molekule se ekspresuju na razliitim APCs i
elijama epitela i smatra se da su ukljuene u iskazivanje lipidnih antigena, neuobiajenim
populacijama T limfocita. Istraživanja na elijskim linijama T limfocita su pokazala da razliite
elije mogu da prepoznaju lipidne antigene iskazane sa CD1. To su CD4 + , CD8+, kao i CD4- CD8-
T limfociti koji ekspresuju TCR kao i T elije. Takodje, CD1-povezane lipide može da
prepozna i mala populacija T limfocita koje ekspresuju marker za NK elije tzv. NK-T elije.
ih, i zapoinju procesovanje proteina koji e se vezati sa produktima gena MHC klase II.
Mikroorganizmi stimulišu nespecifie imune reakcije, tokom kojih se produkuju inflamatorni
citokini. Kombinacija delovanja mikroorganizama i citokina aktivira dendritske elije, one gube
kontakt sa epitelom i poinju da ekspresuju hemokinske receptore, CCR7, koji su specifini zahemokine produkovane u T elijskoj zoni limfnog vora. Nezrele dendritske elije koje su
internalizovale mikroorganizme sazrevaju tokom migracije do limfnog vora i postaju elije koje
iskazuju peptidne antigene naivnim T limfocitima. Zrele dendritske elije ekspresuju visok nivo
MHC molekula klase II za koje su vezani antigenini peptidi, kao i kostimulatore neophodne za
aktivaciju T elija (aktivacija primarnog T elijskog odgovora).
U efektornoj fazi elijskog odgovora, predhodno aktivirani efektorni ili memorijski CD4+ T limfociti,
mogu da prepoznaju strane antigene i odgovore na njih na bilo kom mestu u organizmu (a nesamo u limfatinom tkivu). Drugim reima, aktivirani T limfociti migriraju na mesta inflamacije,
gde makrofage ili druge APCs iskazuju antigene.
3.4.3. Prezentacija proteinskih antigena CD8+ T limfocitima
Sve elije (koje imaju nukleus) mogu na svojoj membrani da iskažu citosolne peptidne antigene u
kompleksu sa MHC molekulama klase I. Ovakve antigene prepoznaju CD8+ T limfociti.
Antigeni koji se iskazuju uz pomo molekula MHC I su endogeni tj. citosolni antigeni. Na primer,
to su viralni proteini u sluaju virusnih infekcija ili mutirani proteini kod tumorskih elija.
Efektorni CD8+ limfociti (citotoksini) prepoznaju ovakve antigene, i uništavaju elije koje ih
iskazuju. Ostaje pitanje kako te elije dospeju do limfatinog tkiva gde mogu biti prepoznate od
strane naivnih CD8+ T limfocita i kako se aktiviraju naivni CD8+ limfociti? Objašnjenje aktivacije
naivnih CD8+ T limfocita možda predstavlja problem, zbog toga što antigen može biti produkovan
u bilo kojoj eliji koja nije profesionalna antigen-prezentujua elija. Da bi se aktivirali i da biproliferisali naivni CD8+ T limfociti treba da prepoznaju kompleks peptid-MHC klase I, i da budu
kostimulisani od strane antigen-prezentujuih elija, ili da prime signal od T elija pomonica.
Verovatno je da antigen-prezentujue elije (dendritske elije) fagocitiraju virusom inficirane ili
tumorske elije i da ekspresuju viralne ili tumorske antigene na svojoj površini. Njih prepoznaju
naivni CD8+ T limfociti koji zapoinju primarni imuni odgovor. Ovaj proces se naziva «unakrsna-
prezentacija» (engl . cross-
presentation) i oznaava
da antigen-prezentujue
elije mogu da iskažu
antigene drugih elija
(inficiranih virusom ili
tumorske) i na taj nainaktiviraju T limfocite spe-
cifine za taj antigen.
3.4.4. Procesovanje antigena
Proteinski antigeni prisutni u acidnim vezikulama APCs se povezuju sa MHC molekulama klase II, dok
antigeni prisutni u citosolu reaguju sa MHC molekulama klase I.
Ova osnovna razlika izmedju vezikularnih (endocitozom unetih) i citosolnih antigena je pokazana
eksperimentalno. Prezentacija/sudbina istog antigena u APCs se razlikuje ukoliko on na razliite
naine unese u eliju.
3.4.4.1. Procesovanje internalizovanog antigena
Procesovanje internalizovanog antigena podrazumeva proces proteolitike razgradnje antigena u
endocitoznim vezikulama, i vezivanje antigeninih peptida za MHC molekule klase II.
Internalizacija ekstracelularnog proteina
Razliite APCs, vezuju proteinske antigene, na razliite naine, sa razliitom efikasnošu i
specifinošu. Dendritske elije i makrofage, ekspresuju raznolike površinske receptore koji
prepoznaju strukture koje su zajednike mnogim mikroorganizmima (videti kasnije). Makrofage,
takodje, ekspresuju receptore za Fc fragmente antitela, kao i receptor za C3b protein
komplementa. Vezivanje antigena u kompleksu sa antitelom/komplementom stimuliše njihovu
Slika 3.14. Unakrsna prezentacija. Antigen prezentujue elija fagocitira inficiranu eliju iiskazuje antigen-MHC I na svojoj membrani. Antigen-MHC I prepoznaju naivni CD8+ T limfocitikoji se aktiviraju i iniciraju primarni imuni odgovor.
internalizaciju. B limfociti na membrani imaju imunoglobuline, koji funkcionišu kao BCR, i koji
efikasno posreduju internalizaciju antigena. Ovi receptori funkcionišu kao receptori visokog
afiniteta i vežu antigene pri vrlo malim koncentracijama u ekstracelularnoj tenosti.
Nakon internalizacije proteinski antigen je lokalizovan u intracelularnoj vezikuli tzv. endozomu,
koja sadrži proteolitike enzime i ima nisku pH vrednost. Endozom se, na svom intracelularnom
putu sree sa lizozomom (vezikula koja sadrži enzime vezane za membranu). Partikularni antigeni
se internalizuju u vezikule,
zvane fagozomi, koje mogu
da se fuzionišu sa lizozomom
i na taj nain nagrade tvore-
vine zvane fagolizo-zomi ilisekundarni lizozomi.
Slika 3.15. Eksperimentalni prikaz iskazi-vanja ekstracelu-larnog i intracelularnogprote-inskog antigena na istim APCs.Kada se protein (ovalbumin) doda APCskao ekstracelularni antigen, APCs (koje
ekspresuju MHC klase I i klase II) eprezentovati antigenine peptide ukompleksu sa molekulama klase II (A).Kada se ovalbumin sintetiše intracelularnokao rezultat transfekcije gena za ovalbumin(B) ili kada se protein ubaci u elijukorišenjem npr. osmotskog šoka (C),antigeni peptidi e se ekspresovati ukompleksu sa molekulama MHC klase I.
Procesovanje internalizovanih proteina u endozomalnoj i lizozomalnoj vezikuli
Internalizovani proteini se, u endozomima i lizozomima, enzimatski razlažu na peptide, od kojih
mnogi imaju strukturne karakteristike koje omoguavaju njihovo vezivanje za „pukotinu“ MHC
molekula klase II. Degradacija proteinskih antigena u vezikulama je aktivan proces koji se odvija
delovanjem proteaza koje imaju optimum aktivnosti pri niskim pH vrednostima (npr. katepsini).
Biosinteza i transport MHC molekula klase II
Biosinteza MHC molekula klase II se odigrava u endoplazmatskom retikulumu, a novosintetisani
MHC molekuli su povezani sa invarijantnim lancem (Ii), koji okupira pukotinu u koju e se
vezati antigenini peptid. i lanci molekula klase II se sintetišu i medjusobno povezuju u
endoplazmatskom retikulumu. Novonastali dimeri klase II, su strukturno nestabilni, a njihovo
formiranje je pomognuto aperonima, prisutnim u endoplazmatskom retikulumu (npr. kalneksin).
Takodje, u endoplazmatskom retikulumu se heterodimer povezuje sa Ii lancem. Tokom
kretanja ka površini elije, egzocitozna vezikula koja transportuje MHC molekule klase II od/iz
endoplazmatskog retikuluma, se fuzioniše sa endocitoznom vezikulom koja sadrži internalizovane
i procesovane antigene. Formacija u kojoj se MHC molekule spajaju sa antigeninim peptidom
nose naziv MHC klase II kompartmani (MHC) ili vezikule klase II (CIIV; nalaze se u makrofagama
i B elijama miša). MIIC ima karaktristinu lamelarnu strukturu i sadrži sve komponente
potrebne za nastajanje kompleksa peptid-MHC II, ukljuujui i enzime koji degradiraju proteinske
antigene, molekule klase II, Ii lanac, i humani leukocitni antigen DM (HLA-DM).
Slika 3.16. Procesovanje i iskazivanje ekstracelularnih proteinskih antigena u kompleksu sa MHC molekulama klase II
Nastajanje kompleksa peptid+MHC II
U okviru MIIC, delovanjem proteolitikih enzima i HLA-DM, Ii lanac se odvaja od molekula klase
II, a antigenini peptidi vežu za pukotinu na molekulu klase II. Proteolitiki enzimi koji suestvovali u nastajanju antigeninog peptida (katepsin S), takodje, razlažu Ii lanac do CLIP
peptida (engl. class II-associated invariant chain peptide), koji se i dalje nalazi u veznoj pukotini.
Da bi pukotina bila slobodna da se u nju veže antigenini peptid, potrebno je ukloniti CLIP iz nje.
Ovo se dešava delovanjem HLA-DM (molekule koja je takodje kodirana MHC genima i koja ima
strukturu slinu MHC molekulama klase II). HLA-DM funkcioniše kao «izmenjiva peptida»,
olakšavajui odvajanje CLIP-a iz pukotine i njegovu zamenu za antigenini peptid.
Ekspresija kompleksa peptid+MHC II na membrani APCs
Vezivanjem antigeninog peptida za molekul MHC klase II, formira se stabilan kompleks koji se
transportuje do elijske membrane gde se prezentuje CD4+ T limfocitima. Interesantno je da samo
kompleksi peptid+MHC II putuju, od MIIC vezikularnog kompartmana do elijske membrane, a ne
i ostali proteini ukljueni u prezentaciju antigena (molekuli kao što su DM ostaju u vezikuli).Mehanizam ovog selektivnog iskazivanja samo odredjenih proteina, nije poznat.
3.4.4.2. Procesovanje citosolnog antigena
Antigenini peptidi, nastaju proteolitikom razgradnjom citosolnih proteina, transportom nastalih
peptida do endoplazmatskog retikuluma, i njihovim vezivanjem za novosintetisane molekule klase
I.
Slika 3.17. Procesovanje i iskazivanje citosolnin proteinskih antigena u kompleksu sa MHC molekulama klase I
Veina proteina, od kojih nastaju peptidi koji e biti iskazani na membrani u komleksu sa
molekulama klase I, se produkuje endogeno u citosolu nukleiranih elija. Strani antigeni u
citosolu, mogu biti produkti virusa ili drugih intracelularnih mikroorganizama, koji inficiraju
eliju i produkuju svoje proteine tokom svog životnog ciklusa. U tumorskim elijama, mutirani
geni ili onkogeni, diktiraju sintezu proteinskih antigena. Nekada i partikularni antigeni, koji su
fagocitirani u fagozome, mogu biti iskazani na membrani kao kompleks sa molekulama klase I.
Neki mikroorganizmi su sposobni da oštete membranu fagozoma i na taj nain formiraju pore
kroz koje mogu da dospeju u citoplazmu. Kada fagocitirani antigeni prodru u citoplazmu oni se
dalje procesuju kao i drugi citosolni antigeni.
Proteolitika degradacija citosolnih proteina
Glavni mehanizam nastajanja peptida od proteinskih antigena je njihova proteoliza u
proteazomima. Proteazomi su multiproteinski enzimski kompleksi sa širokim proteolitikim
delovanjem, nadjeni u gotovo svakoj eliji. Oni su odgovorni za degradaciju razliitih
citoplazmatinih proteina i time ukljueni u održavanje osnovnih funkcija svake elije. Mali
polipeptidi tzv. ubikvitinini (engl .
ubiquitin), obeležavaju proteinekoji eliji nisu potrebni, a ovako
markirane proteine prepoznaje i
razlaže proteazom.
Slika 3.18. Uloga TAP-a u prezentacijipeptid+MHC I kompleksa. U elijama kojenemaju funkcionalan TAP, molekuli klase I nemogu da se vežu sa antigeninim peptidom,
nestabilni su i degradiraju se u endo-plazmatskomretikulumu. Kada se elije transfekuju sa TAPgenom i on se sintetiše u funkcionalan protein,mogua je ekspresija kompleksa antigeninipeptid+MHC I na elijskoj membrani.
Transport peptida iz citosola do endoplazmatskog retikuluma
Nastali peptidi se iz citosola translociraju u endoplazmatski retikulum, gde je mogua njihova
interakcija sa novosintetisanim molekulama klase I. S obzirom da su antigenini peptidi nastali u
citosolu, a da molekuli klase I nastaju u endoplazmatskom retikulumu, mora postojati
mehanizam kojim e se citosolni peptidi dostaviti u endoplazmatski retikulum. Antigenini peptidi
se iz citosola u endoplazmatski retikulum transportuju ATP-zavisnim transporterom, tzv.
transporterom povezanim sa procesovanjem antigena (TAP; engl . transporter associated with
antigen processing). Tap je heterodimer (izgradjen od dva lanca kodirana MHC genima), koji se
uglavnom nalazi u endoplazmatskom retikulumu, a transportuje peptide koji su optimalne
veliine za kasnije povezivanje sa molekulama klase I (od 6-30 aminokiselinskih ostataka). U
lumenu endoplazmatskog retikuluma, TAP je proteinskim linkerom (tapasinom) povezan sa
novosintetisanim molekulama klase I. Na taj nain su MHC I molekule strateški locirane na mesto
gde mogu da prime peptide.
Nastajanje i ekspresija peptid+MHC I kompleksa
Kao što je ve spomenuto, novosintetisani i 2-mikroglobulin dimeri u endoplazmatskomretikulumu, se vežu za TAP kompleks (preko tapasina), i stupaju u kontakt sa odgovarajuim
antigeninim peptidom. Kompleks peptid+MHC I se odvaja od tapasina, izlazi iz endoplazmatskog
retikuluma i transportuje do Goldži kompleksa, gde se pakuje u egzocitozne vezikule i
transportuje do površine elije. Na elijskoj membrani, ovakav kompleks, e prepoznati CD8+ T
limfociti. i 2-mikroglobulin dimeri, za koje se nisu vezali antigenini peptidi su nestabilni, tako
da se degradiraju u endoplazmatskom retikulumu.
Tabela 3.5. Karakteristike procesovanja i prezentovanja antigena i MHC molekula klase I i IIOsobina Put iskazivanja antigeninog peptida+ MHC klase II Put iskazivanja antigeninog peptida+ MHC klase
I
Sastav kompleksa peptid + MHC Polimorfni i lanci + peptid Polimorfni lanac i 2-mikroglobulin + peptid
Tipovi antigen-presentujuih elijaDendritske elije, mononuklearni fagociti, B limfociti,endotelne elije, epitel timusa Sve elije koje imaju nukleus
T elije koje prepoznaju CD4+ elije CD8+ elije
Izvor proteinskog antigena Endozom alni/lizozom alni proteini (uglavnom
internalizovani iz ekstracelularnog okruženja)
Citosolni proteini (uglavnom sintetisani u eliji; mogu
da dospeju u citosol iz fagosoma)
Enzimi odgovorni za formiranje peptida Endosomalne i lizozomalne protease Citosolni proteozom
Mesto formiranja kompleksa MHC+pept id Spec ijal izovani vezikularni kompartman Endoplazmatski ret ikulum
Molekuli ukljueni u transport i vezivanjeza MHC molekule
Kalneksin u endoplazmatskom retikulumu, invarijantnilanac u endoplazmatskom retikulumu
Kalneksin, kalretikulin, TAP u endoplazmatskomretikulumu
Fiziološki znaaj prezentacije antigena u sastavu MHC molekula
MHC molekuli obezbedjuju da T limfociti prepoznaju samo antigene koji se nalaze u elijama, kao
i da te antigene prepozna odgovarajui tip T limfocita (elije pomonice ili CTLs), koji je
TCR koji se ekspresuje na CD4+ elijama pomonicama i CD8+ citolitinim T limfocitima je
heterodimer sastavljen od dva transmembranska, polipeptidna lanca ( i ), kovalentno povezanadisulfidnim vezama. i lanci se sastoje od N-terminalnog varijabilnog domena (V),
konstantnog domena (C), hidrofobnog transmembranskog domena i kratkog citoplazmatinog
domena. V domeni i lanaca sadrže regione visoke varijabilnosti (hipervarijabilne domene ili
CDRs; engl . complementarity-determining regions). Tri
CDRs na lancu su rasporedjena pored tri slina
regiona na lancu tako da formiraju region TCR-a koji
specifino prepoznaje peptid-MHC kompleks. U i
lanacu, CDR3 ima najveu varjabilnost i najviše dopri-
nosi ukupnoj varjavilnosti TCR-a. V domen lanaca
sadrži i CDR4 koji ne doprinosi vezivanju za antigen ali
se veže za mikrobijalne produkte tzv. superantigene.
Oba TCR lanca, kao i teški i laki lanci Ig, su kodirani
multiplim genskim segmentima koji podležu somatskim
rekombinacijama tokom maturacije T limfocita.
Slika 3.20. Struktura TCR
C domeni i lanaca sadrže regione koji imaju rezidue cisteina koje doprinose medjusobnom
disulfidnom povezivanju dva lanca. Transmembranski (hidrofobni) domen sadrži rezidue pozitivno
naelektrisanih aminokiselina, kao što je lizin u lancu, i lizin i arginin u lancu. Ove rezidue
interaguju sa negativnim reziduama u transmembranskim regionima drugih polipeptida koji
formiraju TCR kompleks (CD i ). Oba lanca, imaju kratke citoplazmatine repove (5-12 ostataka
aminokiselina). Kao i membranski Ig na B limfocitima, ovi citoplazmatini regioni su previšekratki da bi imali funkciju u transdukciji signala. Ovu funkciju vrše molekule koje su fiziki
povezane sa TCR-om i grade TCR kompleks.
Iako molekuli TCR-a i imunoglobulina pokazuju strukturnu slinost, mogu se zapaziti i znaajne
razlike izmedju ova dva tipa molekula. TCR se nikada ne sekretuje iz elije i on sam ne ispoljava
efektorne reakcije. Umesto efektornih reakcija, TCR inicira signale koji aktiviraju efektorne
funkcije T limfocita. Takodje, za razliku od Ig, lanci koji grade TCR imaju uvek isti C region (nepostoje razliite klase molekula u zavisnosti od razliite ekspresije C regiona, kao kod Ig tj. ne
Tabela 3.6. Osobine receptora za antigene: TCR i imunoglobulina
T elijski receptor (TCR) Imunoglobulin (Ig)
Komponente i lanci Teški i laki lanci
Broj Ig domena Jedan V i jedan C domen u svakom lancu Teški lanac: jedan V domen, tri od etri C domenaLaki lanac: jedan V domen I jedan C domen
Broj CDRs Tri u svakom lancu za vezivanje antigena; etvriti
hipervarijabilni region u lancu (nepoznata
funkcija)
Tri u svakom lancu
Udružene signalne molekule CD3 i Ig i Ig
Afinitet za antigen (Kd) 10-5-10-7 M 10-7-10-11 M (sekretovani Ig)
Promene nakon elijske aktivacijeProdukcija sekretovane forme………………………………………….Zamena izotipova
………………………………………….Somatske mutacije
Ne………………………………………….Ne
………………………………………….Ne
Da………………………………………….Da
………………………………………….Da
3.5.2. Uloga
TCR-a u prepoznavanju peptid+MHC kompleksa
i lanci TCR-a specifino prepoznaju peptid-MHC kompleks preko CDR-a.
Mesto preko koga se ostvaruje interakcija sa antigenom je ravna površina koju formiraju CDRs,
i lanca. Zapanjujua je injenica da boni lanci samo jedne ili dve aminokiseline antigeninogpeptida, vezanog za MHC, ostvaruje kontakt sa TCR-om. Ovo ilustruje neverovatnu sposobnost T
limfocita da razlikuju razliite antigene na osnovu samo par/nekoliko razlika u aminokiselinskim
ostacima. Afinitet TCR-a za MHC-peptid kompleks je mala. Konstanta disocijacije (Kd) za intera-
kciju TCR-a i MHC-peptid kompleksa
varira izmedju 10-5 – 10-7 M. Ovaj mali
afinitet je verovatno razlog postojanja
pomonih molekula tj. postojanja potrebeza stabilizacijom adhezije izmedju T elija
Sve elije koje ekspresuju TCR su MHC ograniene, u smislu da ekspresuju ili CD4 ili CD8
koreceptor. Malobrojna populacija T limfocita, ekspresuje marker karakteristian za NK elije. To
su NK-T elije. TCR lanac na NK-T elijama ima ogranien diverzitet TCR prepoznaje lipide
koji su vezani za CD1 molekule. Ostale elije koje prepoznaju lipide+CD1 komplekse i na njih
reaguju produkcijom citokina kao što su interleukin-4 i interferon su: CD4+, CD8+, ili CD4-,
CD8- T elije.
3.5.3. CD3 i proteini
CD3 i proteini su nekovalentno povezani sa TCR heterodimerom. Kada TCR prepozna
antigen, ovi proteini prenose signal (ogovorni su za signalnu transdukciju) koji vodi ka aktivaciji T
elija. CD3 molekula se sastoji iz 3 proteina: , i . TCR kompleks, takodje sadrži i disulfidno
povezan homodimer lanaca. CD3 i proteini su identini na svim T elijama, nezavisno od
njihove specifinosti, što je vezano za njihovu funkciju prenosa signala, a ne prepoznavanja
antigena.
3.5.3.1. Struktura CD3 i
proteina
Kao što je ve spomenuto CD3 proteini se sastoje od tri CD3 proteina to su , i lanci. N-terminalni ekstracelularni regioni ovih lanaca sadrže Ig-slian domen – pripadaju Ig superfamiliji.
Transmembranski domeni, sva tri CD3 lanca, sadrže negativno naelektrisani aspartat koji se veže
za pozitivno naelektrisane rezidue transmembranskog domena i lanaca TCR-a. – održava
kompleks intaktan. Citoplazmaticni domeni , i lanaca (od 44-81 ostataka aminokiselina)
sadrže po jednu kopiju konzervisane sekvence važne za transmisiju signala “immunoreceptor
tyrosine-based activation motif ” (ITAM). ITAM ima centralnu ulogu u signalingu preko TCR
kompleksa. On je takodje, nadjen, na citoplazmatinim regionima drugih membranskih proteina
limfocita koji su ukljueni u proces transdukcije signala ( lanci TCR kompleksa, lanci Ig i
Ig membranskih Ig na B limfocitima, kao i kod nekoliko Fc receptora). lanci su izgradjeni od:
kratkog ekstracelularnog regiona (9 aminokiselinskih ostataka), transmembranskog regiona koji
sadrži negativan aspartat i dugakog citoplazmatinog repa (113 ostataka aminokiselina koje
imaju 3 ITAMa). lanac je takodje povezan sa signalingom drugih receptora na limfocitima (Fc
receptor na NK elijama).
Za ekspresiju TCR kompleksa potrebna je sinteza sve tri komponente.
Slika 3.22. Ekspresija TCR kompleksa.U nedostaku CD3 (u stvari bilo koje
komponente) nee doi do formiranja TCRkompleksa, a svi proteini koji ga grade e bitidegradirani u eliji. Transfekovanjem elija sagenom koji nedostaje (u ovom sluaju gen za
CD3) e dovesti do formiranja i ekspresije TCRkompleksa na elijskoj membrani.
3.5.3.2. Funkcije CD3 i
proteina
CD3 i proteini povezuju prepoznavanje antigena i biohemijske dogadjaje koji dovode do
funkcionalne aktivacije T limfocita.
Posle prepoznavanja antigena dolazi do fosforilacije tirozinske rezidue ITAMs u citoplazmatinom
repu CD3 i proteina. Fosfotirozin postaje vezno mesto za adapterne proteine i za tirozin kinazu
sa Src homologim 2 domenom (SH2), ukljuujui i ZAP-70 kinazu, koja se veže za lanac, kao i
Fyn kinazu koja se veže za CD3. Aktivacija ovih kinaza aktivira put signalne transdukcije koji
vodi ka promenama ekspresije gena u T elijama.
3.5.4. TCR
TCR je drugi tip TCR-a koji se ekspresuje na malom broju T elija. To je disulfidno vezan
heterodimer koji je, takodje, povezan sa CD3 i proteinima. i TCR lanci se sastoje od
ekstracelularnog Ig-slinog V regiona i C regiona, hidrofobnog transmembranskog domena, ikratkog citoplazmatinog repa.
TCR se povezuje sa istim CD3 i lancima kao i heterodimer. Veina elija koje ekspresuju
TCR ne ekspresuju CD4 i CD8.
Više od 50% intraepitelijalnih limfocita su limfociti koji ekspresuju TCR .
TCR ne prepoznaju peptid-MHC komplekse, nego prepoznaju drugaije forme antigena. Neke
elije koje imaju TCR prepoznaju male fosforilisane molekule, alkil-amine ili lipide, koje su
CD4/CD8 su transmembranski glikoproteini, lanovi Ig superfamilije.
CD4 se ekspresuje kao monomer, na površini perifernih T limfocita, timocita, a prisutan je
i na mononuklearnim fagocitima i nekim dendritskim elijama. Ima 4 ekstracelularna Ig-slinadomena, hidrofobni transmembranski domen, i citoplazmatini rep (38 ostataka aminokiselina).
Preko svoja dva N-terminalna Ig-slina domena, veže se za 2 domen MHC molekula klase II.
CD8 su disulfidno povezani heterodimeri, sastavljeni od CD8 i CD8 lanca. Oba lanca
imaju jedan ekstracelularan Ig-slian domen, hidrofobni transmembranski region, i
citoplazmatini rep (25 aminokiselinskih ostataka). Ig domen CD8 se vezuje za nepolimorfni 3
domen MHC molekula klase I. Neke elije ekspresuju CD8 homodimere (izgleda da imaju
drugaciju funkciju), dok je populacija T limfocita koja ekspresuje CD8 heterodimer mnogo vea.
3.5.6.2. Funkcija CD4 i CD8 koreceptora
CD8 koreceptori se selektivno vezuju za MHC molekule klase I. Kao što je poznato, ova klasa
molekula se ekspresuje na svim nukleiranim elijama i uglavnom je vezana za prezentaciju
intracelularnih antigena. CD4 koreceptori se selektivno vezuju za MHC molekule klase II, koji se
ekspresuju na APCs i vezani su za prezentaciju ekstracelularnih antigena. T elije koje ekspresuju
CD4 koreceptor (i ograniene su na interakciju sa MHC II molekulama) produkuju citokine,
nazivaju se T elije pomonice. T limfociti koji ekspresuju CD8 koreceptor (i ogranieni su na
interakciju sa MHC I molekulama) su citotoksini (citolitini; CTL) T limfociti ukljueni u
eliminaciju intracelularnih antigena. CD4/CD8 doprinose transdukciji signala nakon prepoznava
nja antigena. Signalni put koji se aktivira vezivanjem
za CD4/CD8 koreceptore se ukljuuje u aktivaciju
specifine familije Src kinaza tzv. Lck koja je
nekovalentno vezana za citoplazmatini rep CD4 i
CD8 koreceptora. Prenos signala je posredovan Lckkinazom. Veza CD4/CD8 i Lck je neophodna za
maturaciju i aktivaciju T limfocita. Kada TCR
prepozna antigen, CD4/CD8 koreceptori se vežu za
odgovarajue MHC molekule. Ovo vezivanje
približava koreceptor i njegovu Lck, do TCR komple-
ksa, a Lck fosforiliše tirozinske ostatke ITAM-a u
CD3 i lancima i tako inicira aktivaciju T elija.Slika 3.24. Lck signalni put u T limfocitima.Lck je tirozin kinaza (Src familija) povezana sa citoplazmatinim repom CD4 i CD8.
CD4/CD8 asocirana Lck je neophodna za maturaciju i aktivaciju T elija.
Sem uloge u signalnoj transdukciji, CD4/CD8 koreceptori, poveavaju adheziju T limfocita za
ciljnu eliju (eliju koja prezentuje antigen+MHC I/II).
3.5.7. CD28 i CTLA-4: receptori koji regulišu aktivaciju T elija
Kao što je poznato, za proliferaciju i diferencijaciju B i T limfocita u efektorne elije su potrebna
dva ekstracelularna signala. Prvi signal je obezbedjen vezivanjem za antigen-specifian receptor (u
sluaju T elija to je vezivanje peptid-MHC molekula za TCR i koreceptore CD4/8). Drugi signal je
obezbedjen vezivanjem za molekule koje imaju zajednini naziv kostimulatori. Najbolje definisani
kostimulatori za T limfocite su proteini B7-1 (CD80) i B7-2 (CD86) koji se ekspresuju na
profesionalnim APCs. Receptor za ove proteine na T limfocitima je molekula CD28. Ovaj receptorse ekspresuje na CD4 T elijama (~90%) i na CD8 T elijama (~ 50% kod ljudi i na svim naivnim
elijama pacova). CD28, je membranski protein koji
obezbedjuje sekundarni signal potreban za aktivaciju T
limfocita tj. zajedno sa signalima poreklom od TCR
kompleksa uestvuje u aktivaciji T elija. CD28 je
homodimer izgradjen od 2 lanca koji imaju Ig-sline
domenime.
Slika 3.25. Interakcija B7 liganda i CD28/CTLA-4 receptora
Vezivanje B7 molekula (APCs) za CD28 signal
koji indukuje ekspresiju anti-apoptotikih
proteina, stimuliše produkciju faktora rasta i
drugih citokina i stimulise proliferaciju i
diferencijaciju T elija. Vezivanjem B7 molekula
sa membrane APCs, za CD28 receptore T
limfocita, indukuje se ekspresija anti-
apoptotikog proteina, stimuliše produkcija
faktora rasta i drugih citokina, i promoviše
proliferacija i diferencijacija T elija.
Slika 3.26. Stimulacija proliferacije i diferencijacije T limfocita
Selektini su karbohidratni vezujui proteini, prisutni na membranei leukocita, endotelijalnih
elija i trombocita. Osnovna funkcija im je da regulišu migraciju leukocita u razliita tkiva.
Selektin koji se ekspresuje na leukocitima (L-selektin) je prisutan i na naivnim T limfocitima, i
njegova ekspresija se smanjuje kod aktiviranih oblika. L-selektin je ukljuen u navodjenje naivnihlimfocita u limfne vorove, tokom njihove migracije. Dva druga selektina tzv. E-selektin (koji se
ekspresuje na endotelnim elijama) i P-selektin (na trombocitima i endotelnim elijama) se brzo
produkuju na endotelnim elijama nakon aktivacije sa citokinima tokom inflamatorne reakcije.
CD44 su odgovorni za retenciju T elija u ekstravaskularnom prostoru na mestima infekcije, kao i
za vezivanje aktiviranih i memorijskih elija za endotel u tkivima koja su zahvaena inflamacijom.
3.5.10. Efektorne molekule T limfocita
T limfociti ekspresuju mnoge druge molekule koje su ukljuene u njihove efektorne funkcije.
Aktivirani CD4+ T limfociti ekspresuju površinski protein, CD40 ligand (CD40L ili CD154) koji se
vezuje za CD40 receptor na B limfocitima, makrofagama, dendritskim elijama i endotelnim
elijama i aktivitra ih. Drugim reima CD40L je znaajan medijator mnogih efektornih reakcija T
elija pomonica, kao što je stimulacija B elija da produkuju antitela i aktivacija makrofaga daunište fagocitirane mikroorganizme.
Aktivirane T elije, takodje ekspresuju ligand za Fas receptor. Vezivanje Fas-a, za a Fas ligand T
elija, dovodi do apoptoze T limfocita. Ovaj proces ima naroit znaaj u eliminaciji T limfocita,
nakon ponavljane stimulacije antigenima. Angažovanje Fas liganda, takodje, obezbedjuje jedan od
Slika 4.1. Aktivacija naivnih i efektornih T limfocita. Antiigeni koje dendritske elije transportuju u limfne voroveprepoznaju naivni T limfociti koji recirkulišu kroz ove limfnevorove. T elije se aktiviraju da bi se diferencirale u efektornei memorijske elije koje mogu ostati u limfoidim organima, ili,mogu migrirati u nelimfoidna tkiva. Na mestu infekcije, efekto-
rne elije se opet aktiviraju antigenima i obavljaju razliitefunkcije.
4.1.1. Funkcionalni odgovor T limfocita
Odgovor T limfocita na prepoznavanje antigena, delovanje kostimulatora i drugih signala se sastoji
od sekrecije citokina, proliferacije i diferencijacije.
Jedan od prvih odgovora T elija na prepoznavanje antigena, je sekrecija proteina tzv. citokina. U
T elijama signal, koji potie od prepoznavanja antigena i kostimulatora, aktivira transkripciju
nekoliko citokinskih gena koja vodi ka sintezi ovih proteina. Interleukin, IL-2 je tipian citokinski
protein koji se produkuje iz naivnih T elija i funkcioniše kao faktor rasta za T elije. U zavisnosti
od razliitih uslova aktivacije, naivne T elije se mogu diferencirati u razliite grupe elija koje
produkuju razliite citokine i izvode razli
ite efektorne funkcije. Na primer, T H1 i T H2 populacijeefektornih CD4+ elija pomonica produkuju citokine koji aktiviraju makrofage i B limfocite u
efektornoj fazi elijskog i humoralnog imuniteta. Aktivirane T elije se mogu identifikovati preko
ekspresije novosintetisanih površinskih proteina tzv. aktivacionih markera (npr. lanac IL-2
Slika 4.2. Faze odgo-vora T elija.Prepoznavanje antigenaod strane T elija indu-kuje produkciju citokina(IL-2), a potom klonalnuekspanziju kao rezultatIL-2 indukovane autokri-ne proliferacije elija, i
na kraju diferencijaciju Telija u efektorne ilimemorijske elije. Uefektornoj fazi odgovo-ra, efektorne CD4+ Telije odgovaraju naantigen produkujui cito-kine koji indukuju akti-vaciju makrofaga i Blimfocita, dok efektorneCD8+ tj. CTLs odgova-
raju tako što ubijajudruge elije.
Proliferacija T limfocita, koja se aktivira kao odgovor na prepoznavanje antigena, nastaje kao
rezultat autokrinog delovanja citokina koji stimulišu rast. Citokini se produkuju u eliji koja je
aktivirana, a ta ista elija ekspresuje i površinske receptore za te citokine. Osnovni autokrini
faktor rasta za veinu T elija je IL-2. Produkcija IL-2, kao i ekspresija receptora za IL-2 je
stimulisana prepoznavanjem antigena. elija koja je prepoznala antigen, vezuje IL-2 koji je
sekretovala, i tako, kao odgovor na sopstvene citokine, proliferiše. IL-2 nije jedini faktor rasta za T
elije. APCs i druge nelimfoidne elije, produkuju citokin IL-15, koji stimuliše proliferaciju CD8+ T
elija, posebno memorijskih elija iz CD8+ subpopulacije. Rezultat proliferacije naivnih T elija je
ekspanzija klona - iz malog pula naivnih antigen-specifinih limfocita, generiše se veliki broj elija
potrebnih za eliminaciju antigena.
Nakon stimulacije sa antigenom i proliferacije, neke od proliferisanih elija se diferenciraju u
efektorne elije koje eliminišu antigene i mogu da aktiviraju druge imune elije. Neke od antigen-stimulisanih T elija se razvija u dugo-živee, funkcionalno mirne memorijske elije.
Nakon eliminacije antigena, T elijski odgovor opada tj. vraa se na bazalni nivo. S obzirom da je
antigen eliminisan, limfociti su lišeni stimulusa neophodnih za njihovo preživljavanje
(obezbedjenih antigenom, kostimulatorima i citokinima produkovanim tokom inflamatorne
reakcije), veina antigen-stimulisanih elija umire apoptozom.
4.1.2. Uloga kostimulatora u aktivaciji T limfocita
Kao što je ve više puta izneto, za proliferaciju i diferencijaciju T limfocita potreban je signal od
APCs tzv. kostimulatora kao i specifian signal poreklom od antigena. Najbolje opisan
kostimulatorni put aktivacije T elijaukljuuje interakciju površinske mo-
lekule T elija, CD28, i kostimula-
tornih molekula ekspresovanih na
APCs B7-1 (CD80) i B7-2 (CD86).
Slika 4.3. Funkcije kostimulatora u aktivaciji T
elija.A - APCs koja nije aktivirana skoro da ne ekspresujekostimulatore ili ih ekspresuje u maloj koliini te nemože da aktivira naivne T elije.B – Mikrobi, kao i c itokini produkovani tokom urodjenogimunog odgovora aktiviraju APCs da ekspresuju kosti-mulatore, kao što je B7. Na ovaj nain APCs postajusposbne da aktiviraju naivne T elije. Takodje, aktivi-rane APCs produkuju citokine (IL-12) koji stimulišu dife-rencijaciju naivnih T elija u efektorne.
Preko CD28 elija dobija signale koji pojaavaju odgovore na antigen, stimulišu produkciju
citokina kao što je IL-2, i diferencijaciju naivnih elija u efektorne i memorijske.
Inicijacija T elijskog odgovora “u pravo vreme i na pravom mestu” je omoguena regulacijom
ekspresije kostimulatora. Ekspresija B7 kostimulatora je stimulisana mikrobijalnim produktima
npr. endotoksinom i citokinima kao što je INF- koji se produkuju tokom nespecifinog imunog
odgovora. Kada su T elije aktivirane, one ekspresuju molekul CD40L, koji se veže za CD40 na
membrani APCs i inicira ekspresiju B7 kostimulatora na APCs.
Slika 4.4. B7 koaktivacija.A – APC koja nema kostimulatora ne stimuliše odgovore
CD4+ i može indukovati anergijuT elija (anergija je stanje ukome nema odgovora na antigensku stimulaciju i esto senaziva klonska anergija jer predstavlja nesposobnostkolonova T i B elija da odgovore na antigen; engl. anergy)B, C, D, E – Ekspresija B7 molekula indukovana transfe-kcijom gena (B) ili improvizacija stimulatornog signala saanti-CD28 antitelom (C) prouzrokuje aktivaciju T elija.Slino, uzajamno povezivanje TCR kompleksa sa antitelomspecifinim za TCR/CD3 kompleks ne aktivira T elije (D),ali dodatak aktivacionog anti-CD28 antitela indukujeodgovor T elija.
Eksperiment prikazan na slici pokazuje da je B7:CD28kostimulacija medjusobno povezana.
Slika 4.5. Uloga CD40 u aktivaciji T elija.Prepoznavanje antigena od strane T elija indukuje ekspresiju CD40 liganda (CD40L). CD40L vezuje CD40 na antigen-prezentujuim elijama(APCs) i stimuliše ekspresiju B7 molekula kostimulatora i sekreciju citokina, što aktivira T elije. Zakljuak: CD40 pravi APCs “boljim” APCs. T elijemogu ekspresovati CD40L i bez stimulacije, ali to zahteva B7:CD28 kostimulaciju, kao i antigen. Prema tome B7 i CD40 se uzajamno stimulišu.
Cilj aktivacije kaskada signalnih reakcija u T elijama, je koordinisana aktivacija transkripcije
gena u naivnim elijama, a od ijih produkata zavisi odgovor i funcije aktiviranih T elija. Signalniput koji se aktivira stimulacijom TCR kompleksa je najveim delom definisan in vitro analizama na
razliitim populacijama T elija. Dobijeni rezultati su definisali osnovne karakteristike signalne
transdukcije u T elijama:
multiplim vezivanjem za TCR i koreceptore, aktivira se signalni put TCR-a;
kao odgovor na prepoznavanje antigena dolazi do grupisanja membranskih receptora (engl.
clustering), fosforilacije tirozinskih ostataka nekoliko proteina, i aktivacije adapternih
proteina; signali TCR kompleksa koordinativno aktiviraju nekoliko biohemijskih puteva: signalni
put.
Ras-MAP kinaza, put
protein kinaze C, i
kalcijum-kalcineurin
signalni put. Aktivacija
ovih enzima se dešava vrlo
brzo nakon stimulacije
TCR-a (nekoliko minuta), a
aktivacija svakog od ovih
puteva indukuje
transkripcione faktore koji
stimulišu ekspresiju
razliitih gena T elija
(proces koji traje nekolikosati).
Slika 4.6. Signalni putevi koji se aktivirajuaktivacijom TCR kompleksa.Vezivanje TCR i koreceptora za komplekspeptid-MHC na APCs inicira dogadjaje napoetku signalnog puta, što dovodi do fosfo-
rilacije -lanca, vezivanja i aktivacije ZAP-70,fosforilacije adapternih proteina i aktivacije ra-zliitih elijskih enzima, što onda aktiviratranskripcione faktore koji stimulišu ekspresijurazliitih gena ukljuenih u odgovor T elija.
U narednom tekstu e biti opisani glavne etape u TCR signalnoj kaskadi.
4.1.3.1. Rani dogadjaji na membrani: formiranje imunološke sinapse i aktivacija protein
kinaza i adapternih proteina
Odmah nakon prepoznavanja antigena, na membrani T limfocita se pokreu procesi koji grupišu
molekule koji uestvuju u signalnoj transdukciji.
Formiranje imunološke sinapse
Kada TCR kompleks prepozna MHC-peptid na APCs dolazi do brze mobilizacije membranskih
proteina, i intracelularnih signalnih molekula, na mesto kontakta APCs i T elija. Region fizikog
kontakta izmedju T elija i APCs se naziva imunološka sinapsa. Molekuli na membrani T elija sebrzo mobilišu oko centra sinapse koja ukljuuje: TCR kompleks (TCR, CD3, lance), CD4 ili CD8
koreceptore, receptore za kostimulatore (kao što su CD28), kao i enzime i adapterne proteine koji
su povezani sa citoplazmatinim repom transmembranskih receptora. Integrini se nalaze na
periferiji sinapse, gde doprinose stabilizaciji kontakta izmedju T elije i APC. Mnoge sinapse se
nalaze u regionima elijske membrane koji se razlikuju u lipidnom sastavu od ostalih regiona
organizaciju membranskih molekula u sinapsi i angažovanje signalnih puteva koji aktiviraju
proteine citoskeleta.
Aktivacija tirozin kinaza
Odmah nakon organizacije membranskih molekula i formiranja sinapse dolazi do aktivacije tirozin
kinaza7 povezanih sa citoplazmatinim domenima molekula CD3 i koreceptornih proteina, kao i
fosforilacija tirozna u CD3 i lancima. Citoplazmatini regioni CD3 i lanaca sadrže peptidnu
sekvencu tzv. ITAM (engl . immunoreceptor tyrosine-based activation motifs) koja e biti
fosforilisana Lck-om, kinazom koja pripada Src familiji tirozin kinaza, i koja je povezana sacitoplazmatinim repom CD4/CD8 koreceptora8. Lck može biti aktivirana autofosforilacijom, a
aktivna Lck fosforiliše tirozinske ostatke ITAM-a u CD3 i lancima. Još jedna kinaza je fiziki
povezana sa TCR kompleksom. To je Fyn, kinaza koja je povezana sa CD3 proteinom i ima slinu
ulogu kao Lck.
7 Tirozin kinaze su enzimi koji katališu fosforilaciju ostatka tirozina u razliitim proteinskim supstratima.8 Kada se TCR veže za peptid-MHC kompleks, vezae se i CD4 ili CD8 koreceptori za nepolimorfne regione molekula klase II ili I vezivanje e
približiti citoplazmatine repove CD4/CD8 koreceptora, ITAM regionima, CD3 i lanaca.
Slika 4.7. Šematski prikaz formiranja imunološke sinapse.Pre prepoznavanja antigena razliiti receptori na T elijama i njihovi ligandi na APC su dispergovani/rasuti po površini plazma membrana ove dve elije. Kada T elijaprepozna antigen izložen i prezentovan od strane APC, selektovani receptori i njihovi odgovarajui ligandi se redistribuiraju u definisanu zonu kontakta elija-elijaformirajui sinapsu. Molekule u centralnom delu sinapse formiraju centralni supramolekularni aktivacioni klaster (engl. central SupraMolecular Activation Cluster -
cSMAC), dok molekuli na periferiji sinapse formiraju periferni supramolekularni aktvivacioni klaster (engl. peripheral SupraMolecular Activation Cluster - pSMAC).
Slika 4.8. Fosforilacija tirozina u tokuaktivacije T elija.Nakon prepoznavanja antigena, CD4-povez-ana Lck postaje aktivna i fosforiliše ITAM-e
CD3 i lanaca. ZAP-70 se veže za fosfotiro-
zine lanca i fosforiliše ih i aktivira. AktivniZAP-70 fosforiliše tirozine u razliitimadaptornim molekulama kao što je LAT (B). Adapterni protein postaje vezno mesto za
elijske enzi-me kao što je PLC1 i proteinekoji aktiviraju Ras i MAP kinaze (C), a ovienzimi aktiviraju razliite elijske odgovore.
Fosforilisani tirozin u okviru ITAM sekvence postaje vezno mesto (“docking site”) za tirozin kinazu
ZAP-70 (engl . -associated protein of 70-kD). ZAP-70 sadrži dva konzervisana regiona koja se vežu
za fosfotirozine ITAM sekvenci lanaca. Vezani ZAP-70 postaje substrat za susednu Lck, koja
fosforiliše tirozine ZAP-70. Jednom aktivirani ZAP-70, može da se autofosforiliše kao i da
fosforiliše brojne signalne molekule. Kritino mesto za aktivaciju “downstream” signalnih
molekula je aktivacija ZAP-70. Da bi se dostigao kritian nivo angažovanja ZAP-70 molekula
potrebna je njegova multipla aktivacija i multipla fosforilacija ITAMs-a lanaca9.
9 Potreba da se jedna T elija veže za antigen više puta svaki in vezivanja dovodi do ponovne fosforilacije ITAM-a lanaca, što vodi kamultiplom angažovanju ZAP-70 molekula.
Još jedna kinaza koja ima ulogu u aktivaciji T elija je PI-3 kinaza (engl phosphatidylinositol-3)
Još jedna kinaza koja ima ulogu u aktivaciji T elija je PI-3 kinaza (engl . phosphatidylinositol-3),
koja fosforiliše inozitol-lipide povezane sa membranom. Ovaj enzim se regrutuje aktivacijom TCR-
a i adapternih proteina, a on generiše nastajanje fosfatidilinozitol trifosfata (PIP3) od membranskih
bifosfata. PIP3 je vezno mesto za fosfolipazu C kao i za Itk kinazu (i Btk u B limfocitima). PI-3kinaza je ukljuena i u signaling koji potie od CD28 molekula. Aktivnost kinaza u T elijama je
kontrolisana delovanjem tirozin fosfataza. Tirozin fosfataze mogu da defosforilišu tirozinske
ostatke, i na taj nain inhibišu ili stimulišu enzimsku aktivnost kinaza. TCR kompleks angažuje
dva tipa fosfataza. To su SHP-1 i SHP-2, koje funkcionišu tako što inhibišu signalnu transdukciju
uklanjanjem fosfatne grupe iz kljunih signalnih molekula.
Regrutovanje i aktivacija adapternih proteinaAktivirani ZAP-70 fosforiliše nekoliko adapternih proteina koji aktiviraju/vežu signalne molekule.
Adapterni proteini10 vežu signalne molekule i organizuju ih u specifiane elijske kompartmane
(regione) i tako promovišu aktivaciju odredjenog signalnog puta. Za aktivaciju TCR signalne
kaskade, neophodna je aktivacija ZAP-70 i fosforilacija LAT adapternog proteina (engl . linker
activation of T cells). Fosforilisani tirozini LAT molekule su vezno mesto za SH2 domene drugih
adapternih molekula i enzima ukljuenih u nekoliko signalnih kaskada. Aktivirani LAT direktno
vezuje fosfolipazu C1 (kljuni enzim aktivacije T elija), i koordiniše regrutovanje nekoliko drugih
adapternih proteina (SLP-76 kao i Grb-2) u imunološku sinapsu.
4.1. 3.2. Signalni put Ras-MAP kinaze u T limfocitima
Ras je pripadnik familije guanozin nukleotid-vezujuih proteina (mali G proteini) koji su ukljueni
u aktivaciju razliitih procesa u mnogim elijama. On je povezan sa elijskom membranom preko
kovalentno vezanih lipida. U neaktivnoj formi, vezno mesto Ras-a za nukleotide guanina je
okupirano guanozin-difosfatom (GDP). Kada se vezani GDP zameni guanozin-trifosfatom (GTP),
Ras se konformaciono izmeni i može da regrutuje/aktivira razliite enzime.Kada ZAP-70 fosforiliše LAT, za LAT se vezuje Grb-2 (preko svog SH2 domena). Grb-2
angažuje Ras GTP/GDP faktor razmene, nazvan Sos, koji katališe zamenu GDP sa GTP
molekulom i tako nastaje forma Ras-a vezana sa GTP-om (RasGTP). RasGTP funkcioniše kao
alosterni aktivator enzima zvanih MAP kinaze (mitogen activated protein). U T elijama postoje tri
glavne MAP kinaze: ERK, JNK i p38.
10 Adapterni proteini sadrže strukturne motive/domene kojim se vezuju za druge proteine. Ovi motivi ukljuuju motive koji vežu Src 2 i 3 domene
(SH2 i SH3), fosfotirozin-vezujue domene (PTB) i PH domene.
RasGTP stimuliše aktivaciju MAP kinazne kaskade koja ukljuuje najmanje tri razliite
mponentu neophodnu za aktiva-ciju AP-1 transkripcionog faktora.
Trei pripadnik familije MAP ki-
naza, je p38. Ova kinaza se
takodje aktivira RacGTP siste-
mom, a rezultat njenog angažova-
nja je aktivacija razliitih transkri-
pcionih faktora.
Slika 4.9. Ras-MAP signalni put u aktivaciji Tlimfocita.ZAP-70 se aktivira prepoznavanjem antigena (videti sliku4.8.), fosforiše adapterne proteine vezane za membranu,što onda dovodo do vezivanje drugog adaptera Grb-2.
ZAP-70 fosforiliše Grb-2 pravei mesto za privlaenje Sosfaktora za GTP/GDP razmenu. Sos konvertuje RasGDPu RasGTP (nije prikazan) koji aktivira kaskadu enzima,što kulminira aktivacijom MAP kinaze koja se zove ERK
kinaza. Paralelan Rac-zavistan put koji se naziva stresom-aktiviranog proteina (engl . Stress-Activated Protein - SAP),ili SAP-zavisni kinazni put generiše drugu aktivnu MAPkinazu koja se zove JNK kinaza (nije prikazano na slici).
4.1.3.3. Kalcijum- i protein kinaze C-posredovan signalni put u T limfocitima
TCR signalni put ukljuuje i aktivaciju 1 izoforme fosfolipaze C (PLC1), a produkti nastali
hidrolitikim razlaganjem membranskih lipida aktiviraju transkripcione faktore u T elijama. PLC1
je citosolni enzim specifian za inozitol fosfolipide. Fosforilisani LAT, aktivira PLC1, koja katališe
hidrolizu membranskih fosfolipida tj. fosfatidilinozitol 4,5-bifosfata (PIP2). Nastali produkti
inozitol 1 4 5-trifosfat (IP3) i diacilglicerol (DAG) aktiviraju dva odvojena signalna puta u T
inozitol 1,4,5 trifosfat (IP3) i diacilglicerol (DAG) aktiviraju dva odvojena signalna puta u T
elijama.
IP3 difunduje kroz citoplazmu do endoplazmatskog retikuluma, gde se vezuje za receptor i
stimuliše oslobadjanje Ca++ iz endoplazmatskog retikuluma, poveavajui nivo slobodnog Ca++ ucitoplazmi sa 100 nM do 600 ili ak 1000 nM. Ca++ se vezuje za kalmodulin, a kompleks Ca++ -
kalmodulin aktivira nekoliko enzima, ukljuujui i serin/treonin fosfatazu – kalcineurin.
DAG je hidrofobna molekula koja ostaje u elijskoj membrani, na mestu gde je formirana.
Kombinacija povišenog nivoa intracelularnog Ca++ i DAG-a, aktivira PKC koja je povezana sa
elijskom membranom. Akti-
virana PKC se konforma-
ciono menja, tako da njenokatalitiko mesto postaje
dostupno supstratu.
Slika 4.10. Signaling preko metabolizmamembranskih inozitol fosfolipida.LAT (adapterni protein na T elijama koji sefosforiliše tokom njihove aktivacije) se
vezuje za PLC1 aktiviranu fosforilacijomsa ZAP-70 i drugim kinazama (npr. Itk).
Aktivna PLC1 hidrolizuje membranski PIP2
i stvara IP3 (stimuliše poveanje kalcijuma ucitosolu) i DAG (aktivira enzim PKC).Poveanje citosolskog kalcijuma i aktivacija
PKC potom aktivira razliite transkripcionefaktore, što rezultira formiranjem raznolikihelijskih odgovora.
4.1.3.4. Aktivacija transkripcionih faktora koji regulišu ekspresiju gena u T limfocitima
Enzimi angažovani TCR signalnom kaskadom, aktiviraju transkripcione faktore, koji se vezuju za
regulatorne domene brojnih gena u T elijama, i aktiviraju njihovu transkripciju. Citoplazmatini
putevi signalne transdukcije vode ka aktivaciji efektornih enzima, kao što su kinaze ERK, JNK iPKC, kao i fosfataza kalcineurin. Ovi enzimi doprinose aktivaciji transkripcionih faktora kao što
su NFAT, AP-1 i NF-B koji funkcionišu kao stimulatori ekspresije gena u antigen-stimulisanim T
su NFAT, AP 1 i NF B koji funkcionišu kao stimulatori ekspresije gena u antigen stimulisanim T
elijama.
Slika 4.11. Aktivacija transkripcionih faktora u Telijama.Veliki broj signalnih puteva konvergira u antigenima-stumulisanim T elijama,u cilju aktivacije i generisanja transkripcionih faktora koji stimulišu ekspresiju razliitihgena (u ovom sluaju IL-2 gena). Kalcijum–kalmodulinom aktivirani NFAT, kao i Ras i Rac signalni putevi generišu dva komponenete AP-1. Manje se zna o linku
izmdju TCR signala i aktivacije NF-kB (NF-kB je prikazan kao kompleks od dve subjedinice koje su tipi no p50 i p65 proteini nazvani prema njihovoj molekulskoj
veliini u kilodaltonima). PKC je važna u aktivaciji T elija, a PKC je posebno važna u aktivaciji NF-kB. Svi ovi transkripcioni faktori funkcionišu koordinativno uregulaciji genske ekspresije. Obratiti pažnju na injenicu da je prikazano da razliiti signalni putevi aktiviraju jedinstvene trankripcione faktore, ali postoji i razumljivopreklapanje pojedinih signalnih puteva, pa svaki signalni put može da igra ulogu u aktivaciji velikog broja transkripcionih faktora.
NFAT (engl . nuclear factor of activated T cells) je transkripcioni faktor neophodan za ekspresiju
Proces aktivacije B elija i nastajanje elija sposobnih da produkuju antitela je proces koji
se sastoji iz nekoliko faza. Kao što je ve napisano, antigen-specifini B limfociti sazrevaju
u kosnoj srži a zatim naseljevaju periferne limfne vorove, koji su i mesto njihovog susreta
sa stranim antigenom. Humoralni imuni odgovor se inicira prepoznavanjem antigena od
strane antigen-specifinog klona B limfocita. Antigen se vezuje za membranske IgM i IgD
receptore, na naivnim Belijama, i aktivira ih. Aktivacija B
elija se sastoji od serije
odgovora koji vode ka ekspanziji antigen-specifinog klona tj. proliferaciji i diferencijaciji
pri emu nastaju efektorne elije koje sekretuju antitela i memorijske elije. Neke
aktivirane B elije poinju da produkuju antitela koja su drugaija od IgM i IgD tj. da
produkuju druge izotipove antitela – “heavy chain class/isotype switching”.
CD4+ T elije pomonice prepoznaju proteinske antigene i imaju važnu ulogu u aktivaciji B
limfocita. Termin “pomonice” proizilazi iz potrebe da ove elije stimulišu ili pomognu B
limfocitima da produkuju antitela.
Humoralni odgovor na neproteinske antigene, kao što su polisaharidi i lipidi, ne ukljuuje
angažovanje antigen-specifinih T elija pomonica.
Aktivirane B elije se diferenciraju u elije koje sekretuju antitela (neke od njih produkuju
antitela duži period) i dugoživee memorijske elije.
Humoralni odgovor na proteinske antigene koji ukljuuje “heavy chain class/isotype
switching” je vezan za funkcije T elija pomonica.
Primarni i sekundarni humoralni odgovor se razlikuje u kvalitetu i kvantitetu. Primarni
odgovor nastaje nakon stimulacije naivnih B elija, dok sekundarni nastaje poslestimulacije memorijskih B elija. Sekundarni odgovor se brže razvija od primarnog i
produkuje se vea koliina antitela. U sekundarnom odgovoru se produkuje više izotipova
antitela (heavy chain class/isotype switching).
4.2.2. Prepoznavanje antigena i antigenom-indukovana aktivacija B elija
Aktivacija antigen-specifinih B limfocita je inicirana vezivanjem antigena za membranske
imunoglobuline, koji funkcionišu kao receptori za antigene. Antigeni receptor, na B limfocitima,ima dve kljune uloge u njihovoj aktivaciji:
prepoznavanje antigena indukuje grupisanje receptora i drugih signalnih molekula u
membrani (clustering), i prenos biohemijskih signala koji iniciraju proces aktivacije B
limfocita;
receptor koji je vezao antigen se internalizuje u endozomalnu vezikulu, i ako je antigen
protein, procesuje u peptide koji se prezentuju na membrane B elija da bi bili prepoznati
od Telija pomo
nica.
4.2.2.1. Signalna transdukcija od BCR kompleksa
Vezivanje antigena za BCR inicira grupisanje receptora na membrani B limfocita. Da bi BCR
ispoljio funkciju signalne molekule, potrebno je da se dva ili više receptora dovedu u vezu ili da
receptori budu povezani multivalentnim antigenima. IgM i IgD, koji funkcionišu kao BCR na
naivnim limfocitima, imaju kratak citoplazmatini
rep (3 aminokiseline) nedovoljan za transdukciju
signala. Signali se, u stvari, prenose preko dva druga
molekula, Ig i Ig, medjusobno povezana
disulfidnim vezama. Ig i Ig su nepohodni i za
površinsko ekspresovanje imunoglobulinskih
receptora i zajedno sa njima grade BCR kompleks.
Drugim reima, Ig i Ig imaju istu funkciju kao CD3
i lanci na T limfocitima. Citoplazmatini rep Ig i
Ig lanaca sadrži ITAM motiv, koji je neophodan zaprenos signala, a grupisanje membranskih Ig dovodi
u vezu nekoliko ITAM motiva.
Slika 4.12. BCR kompleks.Memnbranski IgM (kao i IgD) na površini maturiranih B elija je asociran sa
invarijatnim Ig i Ig molekulama, koje sadrže na svojim citoplazmatinimrepovima ITAM koji ima posreduje i ima funkciju u signalingu. Uoiti slinosti saTCR kompleksom (Slika 3.21. u poglavlju 3.5.).
Rani dogadjaji u signalnoj transdukciji koja potie od BCR su vrlo slini dogadjajima u TCR
Grupisanje membranskih Ig indukuje fosforilaciju tirozina u sastavu ITAM motiva Ig i Iglanaca. Tirozin kinaze Lyn, Blk i Fyn (pripadnici Src familije tirozin kinaza), koje su
vezane za BCR kompleks, uestvuju u fosforilaciji tirozina Ig i Ig. Za fosfotirozinske
ostatke Ig i Ig, se vezuje tirozin kinaza Syk, koja je ekvivalent kinazi ZAP-70 u T
limfocitima.
Syk i druge tirozin kinaze, aktiviraju “downstream” signalne puteve koji su regulisani
adapternim proteinima. U B elijama, adapterni protein SLP-65 (BLNK) ima kljuno mesto
u formiranju veze sa drugim adapternim proteinima, izmenjivaima guanozin nukleotida, i
drugim enzimima, kao što su fosfolipaza C, i Btk, Itk tirozin kinaze.
Signalni put Ras-MAP kinaza se aktivira u antigen-stimulisanim B limfocitima. SLP-65
regrutuje Sos (GDP/GTP factor razmene) koji, verovatno preko interakcije sa Grb-2,
aktivira Ras. Signalni put aktiviranog Ras-a je slian onom u aktiviranim T limfocitima.
U aktiviranim B limfocitima se aktivira i PLC signalni put. PLC2 se aktivira vezivanjem
SLP-65 ili je fosforilisana Syk i Btk tirozin kinazom. Aktivna PLC razlaže PIP2, dajui IP3 i
DAG. IP3 mobiliše kalcijum iz intraelijskih depoa, a porast intacelularnog kalcijuma
stimuliše kalcijum-zavisne enzime. DAG aktivira neke izoforme PKC koja fosforiliše
serin/treonin ostake drugih proteina.
Aktivacija BCR signalnih kaskada aktivira transkripcione faktore, koji indukuju ekspresiju
gena, iji produkti su neophodni za funkcionalnu aktivaciju B elija.
Signalne puteve, koji su angažovani stimulacijom membranskih IgM i IgD naivnih elija, koriste i
membranske forme IgG, IgA, i IgE. Ove izoforme su, takodje, povezane sa Ig i Ig.
Slika 4.13. Signalni put BCR kompleksa. Antigenom-indukovano uzajamno povezivanje membanskih imunoglobulina na B elijama vodi ka grupisanju Ig i Ig molekula i fosforilaciji
tirozina na citoplazmatinom repu ITAMs molekula. Ovo vodi ka privlaenju Syk i posledinoj fosforilaciji tirozina Ig i Ig molekula ovom kinazom.Nekoliko signalnih kaskada prati ovaj dogadjaj, kao što je prikazano, vodei ka aktivaciji nekoliko transkripcionih faktora. Ovi putevi signalne
transdukcije su slini putevima opisanim kod T elija (videti poglavlje 4.1., Slika 4.8.).
4.2.2.2. Receptori za komplement obezbedjuju sekundarni signal
Za aktivaciju B limfocita, neophodan je i sekundarni signal koji obezbedjuju proteini
komplementa. Sistem komplementa se sastoji od plazma proteina, koji se aktiviraju vezivanjem ili
za kompleks antigen-antitelo (klasian put aktivacije), ili se vezuju direktno za neke polisaharide ipovršinu mikroorganizama (alternativni ili lektinski put). Aktivacija komplementa dovodi do
proteolize proteina komplementa. Kljuna komponenta sistema komplementa je protein C3, a
njegovo razlaganje dovodi do formiranja C3b molekula koji se kovalentno veže za mikroorganizam
ili kompleks antigen-antitelo. C3b se dalje degradira u C3d koji ostaje vezan za antigen. B
limfociti ekspresuju receptore za C3d tzv. receptori za komplement tipa 2 (CR2 ili CD21).
Kompleks C3d i antigen, ili C3d i kompleks antigen-antitelo se vezuje za B elije preko
membranskog receptora za antigene (BCR) i CR2 koji prepoznaje vezani C3d. CR2 se ekspresujena zrelim B limfocitima, kao kompleks sa druga dva membranska proteina, CD19 i CD81.
Kompleks CR2-CD19-CD81 se esto naziva i kompleks koreceptora B elija, zato što CR2 vezuje
antigen preko C3d molekula, a u isto vreme antigen je vezan direktno preko membranskih Ig.
Aktivacija CR2, dovodi u vezu citoplazmatini domen CD19 sa kinazama povezanim sa BCR
kompleksom, tako da one fosforilišu
citoplazmatini domen molekula
CD19. Fosforilisani CD19 aktivira
nekoliko signalnih puteva (jedan od
njih je vezan za PI-3 kinazu, koja
pojaava signaling iniciran vezivanjem
antigena za membranske Ig).
Slika 4.14. Uloga komplementa u aktivaciji B limfocita.B elije ekspresuju kompleks od CR2 receptora komple-menta, CD19 i CD81. Antigeni mikoba koji su vezali C3dmogu simultano zauzeti i molekul CR2 kao i membranskivezani Ig na površini B elije. Ovo vodi ka inicijacijikaskade signalinga i od BCR kompleksa i od CR2
kompleksa. Zbog svega toga je dogovor na Cd3-antigenkompleks mnogo pojaan, u odnosu na odgovor u kojem je prisutan samo antigen.
4.2.2.3. Funkcionalni odgovori B elije na prepoznavanje antigena
Rane faze koje su inicrane signalnom transdukcijom preko aktivacije BCR kompleksa, aktiviraju
proliferaciju B elija i njihovu diferencijaciju, kao i pripremu za interakciju sa T elijama
pomonicama. Prepoznavanje antigena stimuliše ulazak elija koje su prethodno bile u miru u G1fazu elijskog ciklusa koja je praena poveanjem veliine elije, uveanjem citoplazmatine RNK i
biosintezom organela kao što su ribozomi. Preživljavanje B elija je poveano kao rezultat
indukcije razliitih anti-apoptotikih gena. Aktivirane B elije, takodje, pokazuju mali nivo
proliferacije i sekrecije antitela. Ekspresija nekoliko citokinskih receptora (citokini su produkti T
elija) je takodje poveana, što omoguava antigen-specifinim B limfocitima da odgovaraju na
pomo T elija. Istovremeno, B elije menjaju nivo ekspresije receptora za hemokine, što im
omoguava da migriraju u pravcu T elija pomonica i da interaguju sa njima.
4.2.3. Humoralni odgovor na proteinske antigene zavisi od T elija pomonica
Humoralni odgovor na proteinske antigene zahteva prepoznavanje antigena od strane T elija
pomonica i kooperativnost izmedju antigen-specifinih B i T limfocita. Funkcija T elija pomonica
je otkrivena još 1960 godine,
pre klasifikacije limfocita u dveklase na T i B limfocite. Kasnije
studije su pokazale da je veina
T elija pomonica CD4+CD8- i
da prepoznaju peptidne
antigene iskazane u kompleksu
sa MHC molekulima klase II.
Pomoni T limfociti stimulišuklonalnu ekpanziju B elija,
”isotype switching”, afinitetnu
maturaciju, kao i direfencijaciju
u memorijske B elije.
Slika 4.15. Poetni i kasni dogadjaji u humoralnom imunom odgovoru zavisnom od T-elija pomonica
Razliite faze T-zavisne aktivacije B elija odvijaju se u razliitim anatomskim regionima
perifernog limfatinog tkiva. Poetna faza se odvija na granici izmedju T elijske zone i primarnih
folikula, a rezultira proliferacijom B elija, inicijalnom sekrecijom antitela i malim brojem “isotype
switching” procesa. Kasna faza T-zavisnog humoralnog imunog odgovora se odvija umikrookruženju germinativnih centara u okviru limfoidnih folikula, a rezultira afinitetnom
maturacijom, generisanjem B elija i veim brojem “isotype switching” procesa.
4.2.3.1. Rane faze humoralnog odgovora koji je zavisan od T elja su: interakcija T-B
elija, proliferacija B elija, sekrecija antitela i “isotype switching” .
Interakcija izmedju T elija pomonica i B limfocita postupno ukljuuje: antigenom-indukovanu
aktivaciju obaelijska tipa; fizi
ki kontakt izmedju
elija; prezentaciju antigena od strane B
elija
diferenciranim T elijama pomonicama; aktivaciju T elija pomonica i ekspresiju membranskih i
sekretornih molekula od strane T elija pomonica, a koji e aktivirati B elije.
Antigenom-indukovana migracija B elija i T elija pomonica.
Specifini B i T limfociti prepoznaju proteinske antigene u perifernim limfatinim tkivima.
Aktivirani limfociti migriraju jedni prema drugima i iniciraju humoralni imuni odgovor. U
perifernom limfatinom tkivu se nalazi mali broj naivnih B i T limfocita specifinih za odredjeni
antigen (1 na 105 ili 106), tako da je malo verovatno da e se potrebna elija nai na pravom mestu
u pravo vreme. Ovaj problem je rešen regulisanim kretanjem limfocita u limfnom organima. Kao
što je ve spomenuto (vidi 2.2) naivni B i T limfociti nastanjuju razliite oblasti limfnih organa, a
nakom aktivacije sa antigenom migriraju jedni prema drugima. Na ovaj nain se obezbedjuje
njihov susret samo kada za to postoji potreba. Jedan do dva dana od prodora antigena, naivne
CD4+ T elije prepoznaju antigene iskazane na membrani profesionalnih APCs (dendritske elije) u
T elijskoj zoni limfnog organa. Aktivirane T elije smanjuju ekspresiju CCR7 (receptor kojireaguje na hemokine produkovane u T-elijskoj zoni), i napuštaju ovu oblast. U isto vreme B
limfociti prepoznaju antigen u folikulu, aktiviraju se, poinju da ekspresuju CCR7, i time
stimulišu migraciju ka T-elijskoj zoni folikula. Drugim reima aktivirane T i B elije se susreu
na granici izmedju folikula i T zone u limfnom organu. Aktivirane T elije pomonice ekspresuju
membranske molekule i sekretuju citokine koji stimulišu B elije na proliferaciju i diferencijaciju.
3-7 dana nakon prodora antigena, B elije koje sekretuju antitela su nadjene blizu aktiviranih T
limfocita.
B limfociti prezentuju proteinske antigene T elijama pomonicama
Antigen-specifini membranski Ig, na B limfocitima,
prepoznaju i vezuju nativne antigene, a zatim se kompleksinternalizuje, procesuje u endozomalnim vezikulama, i
peptidni fragmenti antigena iskazuju na membrani u
kompleksu sa molekulima MHC klase II. Na ovaj nain, u
humoralnom imunom odgovoru, B limfociti funkcionošu
kao APCs i iskazuju antigene CD4+ T limfocitima.
B limfocit u „T elija – B elija konjugatu”, je izložen
delovanju signala sa membrane T limfocita, kao idelovanju visokih koncentracija citokina produkovanih u T
limfocitima tj. stimulisan je za proliferaciju i
diferencijaciju. Sekretovana antitela su specifina za
konformacionu determinantu antigena, zato što su
membranski Ig B limfocita sposobni da vežu
konformacione epitope nativnih antigena. Ovakva
sposobnost prepoznavanja antigena odredjuje finu
specifinost antitela, koja nije zavisna od T elija
pomonica sposobnih da prepoznaju samo linearnu
sekvencu antigena.
Slika 4.16. B limfociti iskazuju antigene T elijama pomonicama
Vezivanje antigena za membranske Ig, poveava ekspresiju kostimulatora što poveava
sposobnost B limfocita da aktiviraju T elije pomonice. Kostimulatori koji se ekspresuju na
aktiviranim B limfocitima su B7-2 i B7-1. Obe ove molekule se vezuju za CD28 na T elijamapomonicama. Na ovaj nain, T elije pomonice se aktiviraju prepoznavanjem dva signala:
antigen-MHC kompleksa (signal 1) i kostimulatora (signal 2), i ispoljavaju efektorne funkcije tj.
“pomažu” proliferaciju i diferencijaciju B limfocita.
Aktivacija B limfocita posredovana T elijama pomonicama: uloga interakcije CD40:CD40
ligand i uloga citokina.
Aktivirane T elije pomonice (antigenom i B7 kostimulatorima), na svojoj membrani ekspresujumolekule tzv. CD40 ligande (CD40L) koji se vezuju za CD40 receptore na B limfocitima koji su
iskazali antigene (slika 4.20). Ova interakcija stimuliše proliferaciju i diferencijaciju B elija.
CD40L (CD154) je membranski protein T elija, koji je strukturno homolog TNF i Fas ligandima.
CD40 se konstitutivno ekspresujue na B elijama, a CD40L na površini aktiviranih T elija
pomonica. Vezivanje CD40L za CD40 dovodi do oligomerizacije CD40 molekula i njihovogpovezivanja sa citoplazmatinim proteinima tzv. TRAFs (engl . TNF receptor associated factors).
Za antigenom aktivirane B limfocite je karakteristino da imaju višestruko uvean odgovor na
citokine. Naime, prepoznavanje antigena od strane B limfocita stimuliše ekspresiju receptora za
citokine, a B limfociti koji su u direktnom kontaktu sa T elijama pomonicama, su izloženi
delovanju visoke koncentracije citokina, što sve vodi ka stimulaciji odgovora antigen-specifinih B
limfocita. Citokini (IL-2, IL-4 i IL-5) produkovani u T elijama pomonicama, stimulišu
proliferaciju B limfocita. IL-6, koji se sekretuje iz makrofaga T elija kao i mnogih drugih tipovaelija funkcioniše kao factor rasta za ve diferencirane B limfocite koji produkuju antitela.
Diferencijacija B limfocita u elije koje produkuju antitela
CD40 i citokini aktiviraju transkripcione faktore koji stimulišu transkripciju gena za Ig kao isintezu Ig. Citokini, kao što su IL-2, IL-4, i IL-6 stimulišu sintezu i sekreciju antitela iz aktiviranih
B limfocita. U limfnim organima elije koje sekretuju antitela se uglavnom nalaze izvan folikula,
na mestima kao što su crvena pulpa slezine i medulla limfnog vora.Mnogi B limfociti koji
sekretuju antitela se transformišu u tzv. plazma elije. To su elije koje se morfološki razlikuju od
limfocita i strukturno su opredeljene za produkciju velike koliine antitela. Dve do tri nedelje
nakon prodora antigena, plazma elije migriraju u kosnu srž, tako da ona postaje glavno mesto
produkcije antitela. Plazmaelije mogu da sekretuju antitela i nekoliko meseci pa
ak i godina,nakon eliminacije antigena iz organizma. Smatra se da je oko polovine antitela u krvi zdravih
osoba produkt dugo-živeih plazma elija kosne srži, koja predstavljaju neposrednu zaštitu u
sluaju ponovnog prodora istog antigena. elije koje produkuju antitela ne cirkulišu, ve
sekretuju antitela u krv i u mukozne sekrete i tako se cirkulacijom distribuiraju po organizmu.
Diferencijacija B elija, od elija koje specifino prepoznaju antigene u efektorne elije, ukljuuje
promenu u ekspresiji membranskih Ig u sekretovane Ig. Molekuli membranskih Ig se od
sekretovanih Ig razlikuju u karboksi-terminalnom regionu, a „izmena“ membranske u neku od
klasa Ig koji se sekretuju, podrazumeva promenu u procesovanju mRNA teškog lanca Ig.
U zavisnosti od stimulacije citokinima i angažovanja CD40 molekula, neki od aktiviranih B
limfocita koji ekspresuju IgM i IgD, ulaze u proces koji vodi ka izmeni teškog lanca (heavy chain
isotype switching), tj. produkciji antitela koja u svom sastavu imaju teške lance razliitih klasakao što su ,, i lanci11 (slika 4.18.).
“Isotype switching” se dešava u perifernom limfatinom tkivu, u B elijama koje su aktivirane i
nalaze se na granici folikula. Neophodnost stimulacije B limfocita preko angažovanja CD40
signala je dobro dokumentovana kod miševa ili osoba koje nemaju CD40 ili ligand za CD40. U
ovom sluaju, aktivirani B limfociti produkuju uglavnom IgM, bez/ili sa malom produkcijom
11 Osnovni molekularni mehanizam izmene u sintezi teškog lanca (isotype switching) je proces rekombinantne izmene (engl. switchrecombination) u okviru kog u B limfocitima dolazi do rekombinacije VDJ segmenta sa C regionom.
antitela drugih klasa. Mehanizam preko kog CD40 molekuli indukuju promenu transkripcije
Slika 4.18. Proces “izmene” teškog lanca imunoglobulina - Ig “heavy chain isotype switching”.B elije aktivirane signalima (CD40L, citokini) od strane T elija pomonica prolaze “switching” proces tako da produkuju nekoliko razliitih izotipovaimunoglobulina koji imaju razliite efektorne funkcije.
Citokini, takodje imaju važnu ulogu u regulisanju produkcije teških lanaca razliitih klasa. Na
primer, IL-4, koji se uglavnom sekretuje iz CD4+ T elija, je glavni faktor koji reguliše “izmenu”
teškog lanca u teški lanac IgE. Takodje, produkcija IgG2 kod miševa zavisi od interferona-, koji
se sintetiše u T elijama i NK elijama.
Produkcijom razliitih tipova antitela omoguena je velika plastinost humoralnog imunog
odgovora, zbog toga što generisanje antitela koja imaju razliite efektorne funkcije omoguava
eliminaciju razliitih tipova antigena (slika 4.21). Izmena tipa teškog lanca Ig, je regulisana
aktivacijom odredjenog tipa T elija pomonica u zavisnosti od tipa mikroorganizma koji je
aktivacijom odredjenog tipa T elija pomonica, u zavisnosti od tipa mikroorganizma koji je
aktivirao imuni odgovor. Na primer, glavni humoralni imuni odgovor na bakterije koje imaju
kapsulu bogatu polisaharidima, se sastoji od antitela klase IgM. IgM se vežu za bakteriju,aktiviraju komplement, i indukuju fagocitozu bakterije. Dakle, polisaharidni antigeni koji ne
stimulišu T elije pomonice, izazivaju produkciju IgM antitela (sa vrlo malom/bez, promene ka
IgG). Imuni odgovor na viruse i mnoge bakterije se sastoji od produkcije antitela IgG klase, koji
svoje efektorne funkcije ispoljavaju opsonizacijom i vezivanjem komplementa. Virusi i mnoge
bakterije aktiviraju T elije pomonice, T H1 podklase, koje produkuju IFN- za koji se smatra da je
glavni stimulator B elija za izmenu u produkciji antitela ka IgG. Imuni odgovor na mnoge
parazite (Helmintes ) je uglavnom produkcija IgE, koji eliminišu antigen ukljuivanjem eozinofila. Takodje, ova antitela posreduju alergijskim reakcijama. Helmintes aktiviraju T H2 populaciju T
elija pomonica, koje produkuju IL-4. IL-4 je odgovoran za izmenu u sintezi antitela ka IgE klasi.
Takodje, anatomska lokalizacija B elija determiniše “isotype switching”. Na primer, B limfociti u
mukoznom tkivu produkuju IgA, klasu antitela koja se najefikasnije transportuje kroz epitel u
mukozni sekret. Izmenu u sintezi antitela ka IgA stimuliše TGF-, koji se produkuje u mnogim
tipovima elija u mukozi, kao i IL-5 iz T elija pomonica. Navedeni primeri izmene u sintezi
teškog lanca ilustruju funkciju T elija pomonica kao kontrolora imunog odgovora tj. kako se u
zavisnosti od tipa antigena, aktiviraju razliite T elije pomonice koje preko sekrecije razliitih
preživeti. Kao rezultat ovog procesa selekcije, u germinalnom centru e ostati samo one elije koje
produkuju Ig visokog afiniteta za taj antigen.
Nastajanje memorijskih elija i sekundarni imuni odgovor
Neke od aktiviranih B elija se ne razvijaju u elije koje sekretuju antitela, ve postaju dugovene.
Ove elije koje se nazivaju memorijske elije, imaju sposobnost dugog života bez stimulacije sa
antigenom, i odgovorne su za nastajanje brzog imunog odgovora na ponovni prodor istog antigena.
Za sada nije poznato zašto se neki od prekursora klonova antigen-stimulisanih B elija diferencira
u elije koje sekretuju antitela a zašto neke elije ostaju “funkcionalno mirne” dugo-živee
memorijskeelije. Neke memorijske
elije ostaju u limfnom
voru, druge izlaze iz germinalnihcentara folikula, cirkulišu putem krvi i nastanjuju druga limfna tkiva. Memorijske elije obino
ekspresuju “mutirani” receptor, visokog afiniteta za antigen i molekule Ig koje poseduju
“izmenjene” teške lance (prošle su proces “isotype swithing”). Produkcija velike koliine
odgovarajuih izotipova Ig velikog afiniteta za antigen mnogostruko ubrzava
inaktivaciju/eliminaciju antigena nakon njegovog ponovnog prodora u organizam.
Za mnoge karakteristike sekundarnog humoralnog imunog odgovora, su odgovorne CD4+ T elije
pomonice. Tako, izmena teškog lanca Ig, koja je tipina karakteristika sekundarnog odgovora,
nastaje zahvaljujui interakciji B limfocita sa citokinima sekretovanim iz T elija pomonica.
Porast afiniteta produkovanih antitela, koji nastaje posle svakog narednog prodora antigena
(proces afinitetne maturacije), takodje, nastaje kao rezultat interakcije B limfocita sa specifinim T
elijama pomonicama12.
4.2.4. Humoralni odgovor na T-nezavisne antigene
Mnogi neproteinski antigeni, kao što su polisaharidi i lipidi, stimulišu produkciju antigena bez
pomoi T elija. Ovi antigeni se zovu timus-nezavisni ili T-nezavisni antigeni. Mnogi od ovih
antigena, ukljuujui polisaharide, glikolipide i nukleinske kiseline su polivalentni, mogu da se
multiplo vežu za membranske Ig na B elijama, i da aktiviraju komplement tj. mogu direktno da
aktiviraju B elije bez pomoi T elija. T-nezavisni antigeni stimulišu produkciju antitela za koju je
12 Antitela visokog afiniteta su neophodna za brzu i efikasnu eliminaciju mikroorganizama i njihovih toksina. Zato vakcine protiv mnogih
mikroorganizma moraju da indukuju afinitetnu maturaciju i formiranje memorijskih elija (obe reakcije se dešavaju aktivacijom T elija pomonica).Ovakav koncept se može primeniti i u dizajnu vakcina za neke polisaharidne antigene, koje ne stimulišu T elije. U ovakvim sluajevima
polisaharidni antigen se vezuje za strani protein tako da se formira konjugat koji e aktivirati T elije pomonice konjugovane vakcine.
karakteristino da nema/ima vrlo malo, izmene izotipova teškog lanca. Drugim reima, produkuju
se antitela malog afiniteta uglavnom klase IgM ili/i male koliine IgG Takodje za humoralni
Generalno posmatrano, citokini su peptidi ili polipeptidi koji su produkt sekretorne aktivnosti jedne elije a mogu da utiu na rast i aktivnost drugih elija. To je familija proteina koje sekretuju
elije urodjenog i adaptivnog imuniteta i koji posreduju veliki broj funkcija ovih elija, pa time i
efektornih funkcija urodjenog i steenog imunog odgovora. Jedna vrsta elija može sekretovati
razliite citokine, ali razliite elije mogu sekretovati isti tip citokina, a i jedan tip citokina može
delovati na spektar razliitih elija. Citokini se sintetišu kao odgovor na inflamatorne ili antigene
stimuluse i obino deluju lokalno, u autokrinom i/ili parakrinom maniru vezujui se za svoje
receptore na ciljnim elijama. Neki citokini mogu biti produkovani u dovoljnoj koliini da cirkulišu
i ispoljavaju endokrine efekte. Na veliki broj elija citokini deluju kao faktori rasta. Razliiti
citokini stimulišu raznolike odgovore elija ukljuene u imunitetu i inflamaciji. U aktivacionoj fazi
adaptivnog imunog odgovora citokini stimulišu rast i diferencijaciju limfocita a u efektornoj fazi
urodjenog i adaptivnog imuniteta oni aktiviraju razliite efektorne elije i stimulušu ih da
eliminišu antigene. U klinikoj medicini citokini su važni kao terapeutski agensi i kao ciljne
molekule za specifine antagoniste u velikom broju imunih i inflamatornih bolesti.
Nomenklatura citokina se esto bazira na njihovim elijskim izvorima. Citokini koje produkuju
mononuklearni fagociti nazivaju se monokini, dok se oni koje produkuju limfociti zovu limfokini.
Sa razvojem anti-citokinskih antitela i proba postalo je jasno da isti protein može biti sintetizovan
i od strane limfocita i monocita, a i raznih drugih tkivnih elija, ukljuujui endotelijalne elije i
neke epitelijalne elije. S obzirom na to da je najvei broj citokina produkovan od strane leukocita
(makrofaga i T elija) i da oni ispoljavaju efekat na druge leukocite oni se nazivaju i interleukini.
Ovaj termin nije sasvim precizan zbog toga što postoji veliki broj citokina sekretovan od strane
limfocita i koji deluju na limfocite a ne zovu se interleukini (jer je njihovo otkri e prethodiloimenu), i obrnuto, mnogi citokini se zovu interleukini a niti su produkti leukocita, niti pak na njih
deluju. Ovaj termin je ipak koristan zbog toga što se novi citokini, nakon molekularne
karakterizacije, oznaavaju kao interleukin (IL) broj (npr. IL-1, IL-2 i dr.). U ovoj skripti se koristi
termin citokini bez restrikcije u pogledu na elijski izvor ili biološku aktivnost date molekule.
Citokini su polipeptidi koji se produkuju kao odgovor na mikroorganizme i druge antigene i kojisu posrednici i regulišu imuni i inflamatorni odgovor (Slika 5.1.). Iako su strukturno razliiti, neke
osnovne karakteristike su im zajednike (Slika 5.2.):
Citokini se sekretuju
veoma brzo i taj proces je
samo-limitirajui. Citokini se
ne deponuju u eliji kao
molekule spremne da obave
svoju funkciju, nego je njihova
sinteza inicirana novog genskom
transkripcijom a kao posledica
aktivacije elije. Ova transkri-
pciona aktivacija je prolazna i
informacione RNK koje kodiraju
veinu citokina su nestabilne, te
je i sinteza citokina takodje
transientna.
Slika 5.1. Uloga citokina u odbrani organizma.
Produkcija nekih citokina može dodatno biti kontrolisana procesovanjem RNK, kao i post-
transkripcionim mehanizmima, kao što su proteolitiko oslobadjanje aktivnog produkta-peptida
od inaktivne prekusorske molekule. Jednom sintetisani, citokini se veoma brzo sekretuju i to uznaajnoj koliini, što rezultira veoma burnim otpuštanjem kada je potrebno.
Efekti citokina su esto plejotropni i redundantni (Slika 5.2.). Plejotropizam
predstavlja sposobnost jednog citokina da deluje na razliite elije, što omoguava datom citokinu
da bude medijator u razliitim biološkim efektima. Bez obzira na ovu osobinu, terapeutska
primena citokina je ograniena zbog toga što se esto pri administraciji citokina u željene svrhe,
javljaju brojni neželjeni sporedni efekti. Redundancija je sposobnost veeg broja citokina da
ispolje istu funkciju. Kod ove osobine efekat mutacije jednog gena ili citotokinskih antagonista nemora imati funkcionalne posledice jer funkcija „inhibisanog“ citokina može biti kompenzovana
nekim drugim.
Citokini esto utiu na sintezu i aktivaciju drugih citokina. Sposobnost jednog
citokina da stimuliše produkciju drugih vodi ka kaskadi u kojoj drugi ili trei u kaskadnom nizu
mogu da posreduju biološku aktivnost prvog. Dva citokina mogu ispoljavati antagonistiki, ili
aditivni ili pak sinergistiki (vei od oekivanog) efekat jedan prema drugom (Slika 5.2.).Citokini mogu delovati
lokalno ili sistemski. Veina
citokina ispoljava svoju biološku
aktivnost u blizini mesta sopstvene
produkcije, ili na samu eliju koja
ih je sekretovala (autokrina
aktivnost) ili na elije u okolini
(parakrina aktivnost). Ukoliko se
produkuju u veoj koliini citokini
mogu da ulaze u cirkulaciju i da
deluju na mestima udaljenim od
mesta njihove produkcije.
Slika 5.2. Osnovne karakteristike citokina. plejotropizam- jedan citokin ima multiple efekte narazliite elijske tipove; redundancija- razliiti citokiniimaju isti ili slian efekat; sinergizam-dva ili visecitokina imaju aditivne effekte; antagonizam- jedancitokin inhibira dejstvo drugog
Citokini ispoljavaju svoj
efekat vezivanjem za specifine
membranske receptore na ciljnimelijama. Receptori za citokine
esto vezuju svoje ligande sa velikim
afinitetom (Kd u opsegu od 10-10 do 10-12 M). Ova osobina omoguava da veoma male koliine
citokina „okupiraju“ receptore u dovoljnoj meri da izazovu biološki efekat. Veliki broj elija
ekspresuje veoma nizak nivo citokinskih receptora (u nizu od 100 do 1000 receptora po eliji), ali
je ovaj broj adektvatan da indukuje odgovor upravo zbog velikog afiniteta receptora prema
ligandu.
Spoljašnji signali regulišu ekspresiju citokinskih recptora, a time i odgovor elija na
citokine. Poznato je da stimulacija T ili B limfocita antigenima dovodi do poveane ekspresije
citokinskih receptora. Zbog ove osobine tokom imunog odgovora antigen-specifini limfociti
dominiraju u pogledu odgovora na sekretovane citokine. Ovo je jedan od mehanizama kojima se
održava specifinost imunog sistema iako citokini sami po sebi nisu antigen specifini. Ekspresija
citokinskih receptora je regulisana i samim citokinima, ukljuujui i to da isti citokin koji sevezuje za receptor, istovremeno dozvoljava i stimulaciju pozitivne amplifikacije ili negativne
povratne sprege.
elijski odgovor na najvei broj citokina je sadržan u ekspresiji gena u ciljnoj eliji,
što rezultuje ekspresijom nove funkcije, a nekada i proliferacijom ciljne elije. Veina
promena u ekspresiji gena indukovana citokinima rezultira diferencijacijom T i B limfocita i
aktivacijom efektornih elija, kao što su makrofagi. Izuzetak od pravila da citokini funkionišu tako
što menjaju obrazac ekspresije gena su hemokini koji prouzrokuju rapidnu migraciju elija, kao i
citokin koji se zove faktor nekroze tumora (engl. Tumor Necrosis Factor – TNF) i koji indukuje
apoptozu aktiviranjem elijskihe enzima, bez nove genske transkripcije ili sinteze proteina.
5.1.1.1. Funkcionalne kategorije citokina
Prema svojoj osnovnoj biološkoj aktivnosti citokini su klasifikovani u tri funkcionalne kategorije.
(1) Medijatori i regulatori urodjenog imuniteta se produkuju uglavnom od strane
mononuklearnih fagocita, a kao odgovor na infektivne agense. Bakterijski produkti kao što su
lipopolisaharidi (LPS) i viralni produkti kao što je dvostruka RNK direktno stimulišu makrofage da
sekretuju citokine kao deo urodjene otpornosti. Isti citokini mogu takodje biti produkovani i
sekretovani i od strane makrofaga koji su aktivirani antigen-stimulišuim T elijama, te su tako
deo adaptivnog elijama-posredovanog imuniteta.
(2) Medijatori i regulatori adaptivnog imuniteta se produkuju uglavnom od strane T limfocita,
a kao odgovor na specifino prepoznavanje stranih antigena. Neki citokini T elija funkcionišu
primarno u regulaciji rasta i dfierencijacije razliitih limfocitnih populacije, te tako igraju važnu
ulogu u aktivacionoj fazi T elijama-posredovanog imunog odgovora. Drugi citokini poreklom od T elija regrutiraju, aktiviraju i regulišu specijalizovane efektorne elije kao što su: mononuklearni
fagociti, neutrofili i eozinofili, u efektornoj fazi adaptivnog imunog odgovora.
(3) Stimulatori hematopoeze se produkuju od strane stromalnih elija kosne srži, leukocita i
drugih elija, a stimulišu rast i diferencijaciju nezrelih leukocita.
Generalno, citokini i urodjenog i adaptivnog imuniteta su produkti razliitih elijskih populacija, a
svoj ekfekat ispoljavaju na razliite ciljne
elije. I pored toga, ove raznovrsnosti nisu apsolutnezbog toga što neki od citokina može biti produkovan i tokom urodjenog i adaptivnog imunog
odgovora, a biološka aktivnost razliitih citokina koji se produkuju tokom ovih odgovora može se
Interferon alfa (IFN) Spreava replikaciju virusa i inhibiše elijski rast; sekretuju ga elije inficirane virusima
Interferon beta (IFN) Spreava replikaciju virusa, inhibiše elijski rast, smanjuje ekspresiju MHC I i MHC II; sekretuju ga fibroblastiinficirani virusima
Interferon gama (IFN) Obuhvata oko 20 razliitih proteina koji aktiviraju makrofage i prirodne elije ubice, stimulišu steeni imunitetpoveavajui ekspresiju MHC I i MHC II i spreavajui replikaciju virusa; sekretuju ih T elije pomonice,citotoksine T elije i elije ubice.
Interleukin–1 (IL-1) Kostimulacija B i T elija, pospešuje produkciju prostaglandina i razvijanje inflamatornih procesa, delujui na
hipotalamus dovodi do nastanka groznice (pirogeno dejstvo); sekretuju ga makrofagi, B elije i fibroblasti
Interleukin-2 (IL-2) Kostimulacija B i T elija, aktivacija makrofaga i elija ubica; sekretuju ga T elije pomonice
Interleukin-4 (IL-4) Aktivira B elije i uestvuje u alergijskim reakcijama, što rezultuje produkcijom imunoglobulina E (IgE); sekretuju gaT elije pomonice
Interleukin-5 (IL-5) Stimuliše eozinofilne granulocite i tako uestvuje u odgovoru na prisustvo parazita; sekretuju ga T elije pomonice
Interleukin-8 (IL-8) Kao hemotaksini faktor privlai neutrofilne i bazofilne granulocite i pospešuje inflamatorne procese; sekretuju gamakrofagi
Interleukin-10 (IL-10) Inhibiše sekreciju interferona gama i interleukina; sekretuju ga supresorske T elije
Limfotoksin Ubija ciljne elije; sekretuju ga citotoksine T elije
Perforin Dovodi do formiranja pukotine u membrani ciljne elije, što rezultira liziranjem elije; sekretuju ga citotoksine Telije
Faktor nekroze tumora(Tumor necrosis factor -TNF) Aktivira makrofage i pospešuje razvijanje groznice (pirogeno dejs tvo); sekretuju ga makrofagi
5.1.1.2. Citokinski receptori i signaling
Citokini svoj efekat ispoljavaju vezujui se sa velikim afinitetom za svoje receptore koji pripadaju
kao što je npr. JAK/STAT signalni put (Janus tirozin Kinaze u citoplazmi koje fosforilišu STAT-
engl. Signal Transducer and Activator of Transcription).
Svi citokinski receptori se sastoje od jednog ili više transmembranskih proteina iji
ekstracelularni deo je odgovoran za vezivanje citokina, a citoplazmatski deo je odgovoran za
inciranje signalnih puteva. Ovo su tipini putevi signalne transdukcije koji se aktiviraju ligand-indukovanom aktivacijom receptora, približavajui citoplazmatske delove jedne ili više receptornih
molekula u procesu analognom signalingu preko T i B receptora (pogledati ranije u delovima o
Najrasprostranjenija klasifikacija citokinskih receptora zasniva se na strukturalnoj homologijiekstracelularnih citokin-vezujuih domena. Prema ovoj klasifikaciji citokinski receptori su
podeljeni u pet familija (Slika 5.3A.).
Tip I citokinski receptori (hemopoetinski receptori), sadrže jednu ili više kopija
domena sa dve konzervisane cisteinske rezdue i membransku proksimalnu sekvencu triptofan-
serin-X-triptofan-serin (WSXWS), gde X predstavlja bilo koju amino kiselinu. Ovi receptori vezuju
citokine koji nose 4 lanca -heliksa. Konzervirana struktura receptora je deo koji veže citokine sa
4 lanca -heliksa, dok se specifinost prema svakom tipu citokina determiniše amino kiselinskim
ostacima koji se razlikuju od jednog do drugog receptora. Ovi receptori sadrže unikatni lanac
ligand-vezujueg domena i jedan ili više tzv. signal-tansducing lanaca (deo molekule receptora
odgovoran za transdukciju/prenos signala) koji je esto isti kod receptora za razliite citokine
(Slika 5.3A).
Tip II citokinski receptori su slini tip I receptorima u organizaciji ekstracelularnih
domena sa konze-
rvisanim cisteinima,
ali ne sadrže WSXWS.
Ovi receptori imaju
jedan ligand vezujui
polipeptidni lanac i
jedan lanac za
signalnu transdu-
kciju.
Slika 5.3. Strukture citokinskih receptora.A – Receptori za razliite citokineklasifikovani su u familije na osnovu
konzervisane strukture ekstrace-lularnog domena (WSXWS: triptofan-serin-X-triptofan-serin); B - Razliiticitokinski receptori izgraeni su odspecifinog ligand-vezujueg lancakoji se nekovalentno asocira sasignalnom subjedinicom koja je
zajednika za receptore razliitihcitokina.
Citokinski receptori koji pripadaju Ig superfamiliji imaju ekstracelularni
imunoglobulinski (Ig) domen. Ovi receptori vezuju raznolike tipove citokina ime se aktiviraju
TNF receptori pripadaju familiji receptora (u kojoj neki lanovi nisu citokini) saekstracelularnim domenima bogatim cisteinima. Vezivanje liganda uslovljava da receptor aktivira
intracelularne proteine sa kojima je asociran, a koji indukuju apoptozu i/ili stimulišu ekspresiju.
GPCR (engl. G-Protein Coupled Receptors) ili receptori koji -heliksom sedam puta
prolaze/presecaju (engl. seven-transmembrane -helical receptors) elijsku membranu se još
nazivaju i serpentinski receptori izbog toga što njihov transmembranski domen ima oblik zmije i
sedam puta prolazi napred, nazad od spoljašnje do unutrašnje strane membrane i obratno. Naziv
GPCR potie od toga što njihov signalni put ukljuuje vezivanje GTP-vezujuih proteina tzv. G-
proteina. Genom sisara kodira veliki broj ovakvih receptora koji su ukljueni u prenošenju signala
iz elijskog okruženja. U imunom sistemu pripadnici ove klase receptora posreduju brze i prolazne
(tranzijentne) odgovore na citokine iz familije hemokina.
Citokinski receptori takodje mogu biti grupisani prema putevima signalne transdukcije koje
aktiviraju (Tabela 5.2.). Ovakvo grupisanje esto korelira sa strukturnom homologijim u
citoplazmatskom domenu signalnog lanca receptora. Drugim reima, lanovi familije definisani
prema ekstracelularnom domenu, aktiviraju sline puteve transdukcije signala u eliji.
Veoma važna komponeneta ranog/poetnog urodjenog imunog odgovora na viruse i bakterije je
sekrecija citokina koji posreduju u mnogobrojnim funkcijama urodjenog imuniteta (prirodneotpornosti organizma). Aktivirani makrofagi produkuju citokine koji posreduju u urodjenim
mehanizmima otpornosti: TNF i IL-1 (medijatori akutne inflamatorne reakcije); hemokini
(privlae leukocite do inflamatorne zone); IL-12 stimuliše produkciju IFN- koji aktivira makrofage
te time ima udela u mehanizmima kako urodjenog, tako i adaptivnog imunog odgovora.; tip I IFN
ima antiviralno dejsvo; IL-10 inhibitor makrofaga. Ove efektorne funkcije citokina u prirodnom
imunom odgovoru ispoljavaju se prema razliitim klasama mirkroorganizama.
Tabela 5.3. Citokini urodjenog imuniteta
CITOKIN VELIINA GLAVNI ELIJSKI IZVOR GLAVNE CILJNE ELIJE i BIOLOŠKI EFEKTI
mikroorganizme (Slika 5.5.). TNF posreduje ove efekte preko stimulacije aktivnosti vaskularnih
endotelijalnih elija i leukocita. TNF prouzrokuje da vaskularne endotelijalne elije ekspresujuadhezione molekule i time ine površinu endotela adhezivnom za leukocite, inicijalno samo za
neutrofile, a kasnije i za monocite i limfocite. Najvažniji adhezioni molekuli za pomenute elije su
selektini i ligandi za integrine. TNF stimuliše endotelijalne elije i makrofage da sekretuju
hemokine koji poveavaju afinitet leukocitnih integrina za njihove ligande, a i indukuje
hemotaksiju leukocita i njihovo „regrutovanje“ do mesta infekcije. TNF stimuliše mikorobicidnu
aktivnost neutrofila i makrofaga, a u in vitro uslovima indukuje apoptozu. U ozbiljnim
infekcijama TNF se produkuje u ogromnim koliinama i prouzrokuje sistemske klinike i
Slika 5.5. Biološki efekti TNF.Pri niskoj koncentraciji TNF deluje na leukocite i endotelijum tako štoindukuje akutnu inflamaciju. Kako koncentracija raste TNF posreduje
u sistemskim efektima inflamacije. Pri visokim koncentracijama TNFizaziva patološke abnormalnosti i septiki šok.
5.1.2.2. Interleukin-1 (IL-1)
Glavna funkcija IL-1 je, slino kao i TNF, posredovanje u inflamatornom odgovoru
organizma na infekciju i druge inflamatorne stimuluse. Ovaj citokin, zajedno sa TNF funkcioniše
u urodjenom imunitetu i inflamaciji.
Glavni intraelijski izvor IL-1 su, kao i za TNF aktivirani mononuklearni fagociti. Za
razliku od TNF i neke druge elije (makrofagi, neutrofili, epitelijalne elije-keratinociti i
d t lij l lij ) d d k j IL 1 P d k ij IL 1 j ti li d t LPS i
endotelijalne elije) mogu da produkuju IL-1. Produkcija IL-1 je stimulisana od strane LPS i
TNF. Postoje dve forme IL-1: IL-1 i IL-1 sa manje od 35% medjusobne homologije, ali se vezujuza iste receptore na površini membrane elija. Oba se sintetišu od prekursora (33-kDa), a
sekretuju kao zrele forme proteina (17 kDa).
Okarakterisane su dve vrste membranskih receptora za IL-1 i obe su lanovi Ig
superfamilije. Tip I receptor je ekspresovan u skoro svim elijskim tipovima i on je glavni
receptor preko koga IL-1 posreduje odgovore. Tip II receptor je ekspresovan na membrani B
elija, ali njegova ekspresija može biti indukovana i u drugim elijama. Vezvanje IL-1 za tip I
receptor vodi ka aktivaciji kinaze koja se zove „sa IL-1 receptorom-asocirana kinaza“ (engl. IL-1
Receptor Associated Kinase - IRAK) i konano aktivaciji NF-kapaB i AP-1 transkripcionih faktora
(Slika 5.4.).
Biološki efekti IL-1 su vrlo slini kao i TNF i zavise od koliine produkovanog citokina.
Sekretovan u malim koncentracijama IL-1 funkcioniše kao medijator lokalne inflamacije i
aktivira endotelijalne elije da poveaju ekpresiju površinskih molekula (ligandi za integrine) koji
posreduju u adheziji leukocita. Sekretovan u veim koliinama IL-1 ulazi u cirkulaciju i
sintezu proteina akutne-faze, itd. Slinost izmedjue efekata IL-1 i TNF je iznenadjujua s obziromda su ovi citokini i njihovi receptori strukturalno veoma razliiti. Prihvatljivo objašnjenje za sline
biološke efekte je da oba citokina vezujui se za svoje receptore aktiviraju sline puteve signalne
transdukcije i iste transkripcione faktore (Slika 5.4.).
5.1.2.3. Hemokini
Hemokini su velika familija strukturalno homologih citokina koji stimulišu kretanje
leukocita i regulišu migraciju leukocita iz krvi u tkiva. Ime hemokini je zapravo skraenica od„hemotaksini citokini“. Neki hemokini mogu biti produkovani od strane razliitih elija kao
odgovor na inflamatorne stimuluse i imati ulogu u regrutovanju leukocita do mesta infekcije.
Drugi hemokini se produkuju u normalnim, fiziološkim uslovima u razliitim tkivima i regrutuju
leukocite (uglavnom limfocite) do datih tkiva i u odsustvu inflamacije.
Svi hemokini su polipeptidi (8- do 12-kDa) koji sadrže dve internalne disulfidne petlje.
Identifikovano je oko 50 razliitih hemokina, a verovatno ih ima još mnogo više. Na osnovu broja i
lokacije N-terminalnih cisteinskih rezidua (ostataka) izvršena je klasifikacija hemokina u familije.
Dve najvee subfamilije su: CC (cisteinske rezidue su povezane) i CXC (cisteinske rezidue su
odvojene jednom amino kiselinom). U inflamaciji, hemokini CXC familije deluju uglavnom na
neutrofile, dok CC hemokini deluju na monocite, limfocite i eozinofile. Mali broj hemokina ima
j d i t i (C f ilij ) ili d i t i d j t i i ki li (CX C)
jedan cistein (C familija) ili dva cisteina razdvojena sa tri amino kiseline (CX3C).
Hemokini ukljueni u inflamatornu reakciju se produkuju od strane leukocita, a kaoodgovor na spoljašnje stimuluse. Hemokini koji regulišu elijsko kretanje/“elijski saobraaj“
(engl . cell traffick) kroz tkiva se produkuju konstitutivno u elijama datih tkiva. Hemokine CC i
CXC subfamilija produkuju leukociti, kao i nekoliko tipova tkivnih elija (endotelijalne elije,
epitelijalne elije i fibroblasti). U mnogim od ovih elija sekrecija hemokina je indukovana
mikroorganizmima i inflamatornim citokinima (uglavnom TNF i IL-1). Nekoliko CC hemokina je
produkovano od strane antigenima-stimulisanih T elija, te na taj nain ovi citokini predstavljaju
vezu izmedju adaptivnog imuniteta i regrutovanja inflamatornih leukocita. Neki hemokini se
produkuju konstitutivno (bez ikakvog inflamatornog stimusa) u limfoidnim organima i oni su
ukljueni u regulaciju fiziološkog kretanja/“saobraaja“ limfocita kroz organe.
Identifikovano je skoro deset odvojenih i razliitih receptora za CC hemokine (CCR1 do
CCR10) i šest za CXC hemokine (CXCR1 do CXCR6), a smatra se da lista receptora nije
kompletna. Hemokinski receptori su ekspresovani na leukocitima, a posebno je velika
raznovrsnost ovih receptora na T elijama. Receptori ispoljavaju preklapanje u specifinosti prema
citokinima, a obrazac elijske ekspresije receptora determiniše koji tip elija e odgovoriti na koji
hemokin, a time i kakav e biti biološki efekat. Svi hemokinski receptori imaju karakteristinustrukturu sa sedam-transmembranskih -heliks domena (GPCR).
Biološki efekat hemokina. Hemokini su otkriveni na osnovu njihove sposobnosti da budu
hemoatraktanti leukocita, ali se danas zna da oni obavljaju veliki broj važnih funkcija u imunom
sistemu, kao i u drugim sistemima u organizmu. Hemokini regrutuju odbrambene elije
organizma domaina do mesta infekcije; regulišu kretanje limfocita i drugih leukocita kroz
periferna limfatina tkiva; ukljueni su u razvoj razliitih ne limfatinih organa ( „knock-out“
miševi za CXCR4 receptor ispoljavaju fatalan poremeaj u razvoju srca i cerebeluma) itd.
5.1.2.4. Interleukin-12 (IL-12)
IL-12 je glavni medijator ranog urodjenog imunog odgovora na intracelularne
mikroorganizme, ali i kljuni podstreka/inducer elijama-posredovanog imuniteta tj. adaptivnog
imunog odgovora na date mikroorganizme.
IL-12 postoji kao heterodimer od 35-kDa (p35) i 40-kDa (p40) subjedinica povezanih
disulfidnim mostom. Glavni izvor IL-12 su aktivirani mononuklearni fagociti i dendritske elije.
Mnoge elije sintetišu p35 subjedinicu, ali jedino pomenute APC produkuju komponentu p40, te
time i biološki aktivnu heterodimernu molekulu IL-12. Produkcija ovog citokina je indukovana
tokom urodjenog imunog odgovora, a kao odgovor na stimulaciju mikroorganizmima, ukljuujui i
LPS infekciju intracelularnim bakterijama kao i virusnu infekciju Takodje antigenima
LPS, infekciju intracelularnim bakterijama, kao i virusnu infekciju. Takodje, antigenima-
stimulisane T elije pomonice indukuju produkciju IL-12 iz makrofaga i dendritskih elija,uglavnom preko CD40 liganda koji interaguje sa CD40 na makrofagima i dendritskim elijama.
Receptor za IL-12 je je hetero-dimer sastavljen od 1 i 2 subjedinice. Oba lanca su
neophodna za veliki afinitet prema citokinu, a 2 je ukljuen u signaling. Ovaj receptor prenosi
signal preko JAK/STAT puta. U ovom signalnom putu vezivanje citokina za receptor aktivira
tirozin kinaze koja su
asocirane sa receptorom i
zovu se Janus kinaze (engl.
JAnus Kinases – JAKs), što
konano vodi ka aktivaciji
transkripcionih faktora koji
se zovu signal transduceri i
aktivatori transkripcije
(Signal Transducers and
Activators of Transcription –
STATs). Mnogi citokinikoriste ovaj put da indukuju
odgovore u ciljnim elijama,
a razliiti citokini aktiviraju
razliite kombinacije JAKs i
STATs (Slika 5.6.).
Slika 5.6. Transdukcija signala od IL-12aktiviranog receptora preko JAK/STATsignalnog puta.Vezivanje citokina za receptor vodi aktivaciji JAKi fosforilaciji receptora koji vezuje STAT. JAKfosforiliše STAT, dolazi do dimerizacije i
migracije STAT u nukleus koji aktiviratranskripciju gena.
Biološki efekti IL-12. Ovaj citokin je neophodan za indukovanje niza odgovora koji ukljuuju
makrofage, NK elije i T limfocite, a koji kao rezultat imaju iskorenjivanje intraelijskih
mikroorganizama ili antigena (Slika 5.7.). IL-12 stimuliše NK elije i T limfocite da produkuju
IFN-. Makrofagi produkuju IL-12 kao odgovor na mnoge mikroorganizme. Sekretovani IL-12
stimuliše NL elije i T elije da produkuju IFN- koji onda aktivira makrofage da ubiju fagocitirani
tome, urodjeni imunitet je posredovancitokinima po navedenom sledu
reakcija: mikroorganizamodgovor
makrofagaIL-12IFN-aktivacija
makrofaga uništavanje mikroorga-
nizama. IL-12 stimuliše diferenci-
jaciju CD4+ pomonih T limfocita u
IFN-
produkujue TH1 elije. Takodje,
pojaava citolitiku funkciju aktivi-
ranih NK elija i CD8+ citolitikih T
limfocita (CTLs). IL-12 je veoma važna
spona izmedju urodjenog i adaptivnog
imuniteta jer se produkuje tokom rane
reakcije urodjenog imuniteta na
intracelularne mikroorganizama, a
stimuliše adaptivni imuni odgovor kojištiti organizam domaina od tih datih
mikroorganizama.
Slika 5.7. Biološki efekti i uloga IL-12.IL-12 produkuju makrofagi i dendritske elije kojeodgovaraju na mikrobe i na signale T elija. IL-12 delujena T limfocite i elije prirodne ubice i stimuliše ih na
citotoksinu aktivnost kao i da produkuju INF-.
5.1.2.5. Tip I interferoni (IFNs)
Tip I interferoni posreduju u ranom odgovoru urodjenog imunog sistema na viralne
infekcije. Interferone tipa jedan ine dve razliite grupe proteina: IFN- i IFN-. IFN- predstavlja
zapravo familiju od 20 strukturalno slinih polipeptida od kojih je svaki kodiran odvojenim
genom. Osnovni izvor IFN- su mononuklearni fagociti, a IFN- se ponekada naziva leukocitni
interferon. IFN- je jedan protein koga produkuju razne elije, ukljuujui i fibroblaste, pa se
nekada naziva fibroblastni interferon. Najvei stimulus za sintezu interferona tipa I je viralna
infekcija, a posebno dvostruki lanac RNK koga produkuju virusi tokom njihove replikacije u
inficiranoj eliji. Ovaj fenomen se esto koristi u eksperimentalne svrhe sa sintetikim dvostrukim
lancem RNK koji mimikrira signal produkovan tokom viralne infekcije Takodje antigenima
lancem RNK koji mimikrira signal produkovan tokom viralne infekcije. Takodje, antigenima-
aktivirane T elije stimulišu mononuklearne fagocite da sintetišu interferone tipa I.Iako su IFN- i IFN- strukturalno razliiti oni se vezuju za isti receptor na površini
membrane elija i indukuju sline biološke odgovore. Receptor za interferon tip I je heterodimer
sastavljen od dva polipeptida slinih struktura (oba lanca pripadaju citokinskim receptorima
tip II), pri emu jedan vezuje citokin, a drugi prenosi signal preko JAK/STAT signalnog puta.
Biološki efekti interferona tip I su usmereni u pogledu zaštite organizma od viralnih
infekcija i stimulaciji elijama-posredovanog imuniteta protiv mikroorganizama (Slika 5.8.).
Ovi interferoni inhibišu viralnu replikaciju tako što produkuju paletu enzima (npr. 2',5'
oligoadenilat sintetaza) koji remete transkripciju viralne RNK ili DNK i viralnu replikaciju.
Antiviralni efekat interferona tip I je primarno parakrini efekat u kojem virusima-inficirana elija
sekretuje interferone tipa I u cilju zaštite susednih elija koje još uvek nisu inficirane. Za eliju
koja je odgovorila na interferone tipa I i rezistentna je na viralnu infekciju se kaže da je u
„antiviralnom stanju“. Interferoni tipa I
sekretovani od strane inficirane elije
mogu takodje, u autokrinom maniru,
inhibisati viralnu replikaciju u samojeliji koja ih je produkovala. Interferoni
tipa I poveavaju ekspresiju klase I
MHC molekula; stimulišu razvoj TH1
elija; u in vitro uslovima inhibišu
proliferaciju nekih elija, ukljuujui i
limfocite; itd. Prema tome, glavna
aktivnost funkcije interferona tipa I jeusmerena ka radikalnom iskorenjivanju
viralne infekcije. Knock-out miševi kojima
nedostaje receptor za interferone tipa I su
veoma podložni viralnim infekcijama.
Slika 5.8. Biološki efekti interferona tipa I.Produkuju ih makrofagi i elije zaražene virusom. Inhibirajuvirusnu infekciju i poveavaju aktivnost citotiksinih T limfocita
(CTL) protiv virusom zaraženih elija.
IFN- se primenjuje u klinici kao anti-
viralni agens u specifinim formama hepaitisa, dok se IFN- koristi u terapiji multiple skleroze, ali
mehanizam kojim on postiže ovaj veoma koristan efekat nije poznat.
Ovaj citokin je inhibitor aktivacije makrofaga i dendritskih elije, te je zbog toga
ukljuen u kontrolu reakcija i mehanizama urodjenog imuniteta, ali i elijama-posredovanog
adaptivnog imunog odgovora. IL-10 ima 4--helinu globularnu domensku strukturu i vezuje se
za tip II citokinski receptor. Produkuje se uglavnom od strane aktiviranih makrofaga, a zato što
imhibiše funkciju makrofaga koji su ga sintetisali lep je primer negativne povratne sprege u
imunom sistemu. Nije jasno pokazano da li razliiti stimulusi mogu da deluju na makrofage i
indukuju produkciju regulatornih citokina kao što je IL-10 i efektornih citokina kao što su TNF i
IL-12, ili isti stimulusi uslovljavaju produkciju svih ovih citokina, ali razliitom kinetikom. T
limfociti takodje produkuju IL-10, a on je takodje sekretovan i od strane nekih nelimfatinih
tipova elija (npr. keratinocita).
Biološki efekti IL-10 su rezultat njegove sposobnosti da inhibiše mnoge funkcije
aktiviranih makrofaga. Kao što je ranije napomenuto, makrofagi odgovaraju na mikroorganizme
sekrecijom citokina i ekspresijom kostimulatora koji pojaavaju aktivaciju T elija i elijama-
posredovani imuni odgovor. IL-10 deluje na aktivirane makrofage u smislu terminacije odgovora
i iniciranja povratka u stanje mirovanja nakon što je infekcija iskorenjena. IL-10 inhibišeprodukciju IL-12 preko aktivacije makrofaga i dendritskih elija. S obzirom da je IL-12 najvažniji
stimulator sekrecije INF- i pojaiva i urodjenog i elijama-posredovanog imunog odgovora
uperenog protiv intracelularnih antigena, IL-10 funkcioniše tako što inhibiše sve ove reakcije,
delujui kao inhibitor IL-12 (tako je i otkriven). IL-10 inhibiše ekspresiju kostimulatora i klase
II MHC molekula na makrofagama i dendritskim elijama i zbog ove funkcije se koristi u
inhibiciji aktivacije T elija i elijama-posredovanih imunih reakcija. Interesantno je da Epstein-
Barr virus sadrži gen homolog humanom IL-10 i da viralni IL-10 ispoljava iste aktivnosti kaoprirodni citokin. Ovo saznanje je otvorilo intrigantnu mogunost da je tokom evolucije virusa
sticanje IL-10 gena dalo virusu mogunost da inhibiše imunitet domaina, a time i savlada
prepreke i preživi u elijama inficiranog organizma.
5.1.2.7. Drugi citokini urodjenog imuniteta
Pored prethodno navedenih, itava plejada drugih citokina, ija funkcija još uvek nije
precizno definisana uetvuje u mehanizmima koje urodjeni imuni sistem koristi da bi se odbranio
od štenih agenasa, a neki od njih uestvuju i u adaptivnom imunom odgovoru.
IL-6 stimuliše sintezu proteina akutne-faze u urodjenom imunitetu te doprinosi
sitemskom efektu inflamacije tzv. odgvoru akutne-faze (engl. acute-phase response); zajedno sa
kolonija stimulirajuim faktorima (engl. Colony Stimulating Factors CSFs) stimuliše produkciju
neutrofila od progenitornih elija kosne srži; u adaptivnom imunitetu stimuliše rast Blimfocita; itd. IL-15 stimuliše proliferaciju NK elija; deluje kao faktor rasta i preživljavanja T
elija, a posebno dugo-živeih memorijskih CD8+ elija. IL-18 je strukturalno homolog IL-1 i
prenosi signal preko slinih receptor-asociranih kinaza (IRAK), ali ima razliite funkcije. IL-18
stimuliše NK elije i T elije da produkuju IFN- i deluje sinergistiki sa IL-12 u pogledu ovog
efekta. Zbog toga je on inducer elijama-posredovanog imuniteta, posebno u kombinaciji sa IL-12.
Neki od citokina (IL-19, IL-20, IL-22, IL-24 i IL-26) su identifikovani po sekvenci koja je
homologa familiji IL-10 slinih citokina. Smatra se da oni regulišu inflamatornu reakciju u
tkivma, ali specifine fiziološke funkcije nisu precizno definisane. IL-23 i IL-27 su po strukturi
slini IL-12 i kao IL-12 stimulišu produkciju IFN- od strane NK elija i T elija. Neka istraživanja
pokazuju da je IL-12 veoma važan za fiziološku funkciju odbrane uperene protiv intracelularnih
mikroorganizama, dok je IL-23 više važan u TH1-posredovanoj inflamatornoj reakciji.
5.1.2.8. Uloga citokina u urodjenom imunitetu i inflamaciji
S obzirom da su u ranijem tekstu pojedinano opisani citokini urodjenog imuniteta, korisno je
integrisati ove informacije i razmotriti kako i u kolikoj meri pomenuti citokini doprinosereakcijama urodjenog imunog odgovora uperenog protiv antigena. Razliiti citokini igraju kljune
uloge u urodjenom imunitetu prema razliitima klasama mikroorganizama. Citokini koji posre-
duju u urodjenom imunom odgovoru su
sekretovani uglavnom od strane aktiviranih
makrofaga. TNF i IL-1 su medijatori akutne
inflamacione reakcije na mikrobe; hemo-
kini regrutuju leukocite na mesto inflama-cije; IL-12 stimuliše produkciju IFN-; tip I
interferoni su antiviralni citokini i IL-10 je
inhibitor makrofaga.
Slika 5.9. Uloga citokina u urodjenom imunitetu.LPS deluje na makrofage tako što indukuje sekreciju brojnih citokina,(TNF, IL-1, IL-2, TNF i IL-1) koji stimulišu akutnu inflamaciju deluju i na
endotelijalne elije i leukocite. IL-12 stimuliše produkciju IFN-. U serumu
se mogu odreivati TNF, IL-1, IL-12 i IFN- . Antagonisti TNF, IL-12 i IFN- smanjuju patološke komplikacije sepse, a opada i smrtnost vezana zaseptini šok.
Citokin koji se u najveoj koliini produkuje iz aktiviranih makrofaga, a kao reakcija na
razliite mikroorganizme, odgovoran je za prirodu odgovora urodjenog imuniteta prema
mikroorganizmu koji je prouzrokovao aktivaciju makrofaga.
Activated Killer cells – LAK cells ). IL-2 ima funkciju „terminatora“ imu-
nog odgovora preko stimulacije
razvoja i funkcije regulatornih T
elija i potenciranja apoptoze T
elija preko Fas signalnog puta.
Slika 5.11. Biološki efekti IL-2.IL-2 stimuliše proliferaciju i diferencijaciju T i B limfocita i NKelija. IL-2 takoe funkcioniše kao inhibitor imunog odgovora(protiv sopstvenih antigena) promovišui Fas-posredovanu
apoptozu T elija i stimulišui aktivnost regulatornih T elija(ovde nije prikazano).
5.1.3.2. Interleukin-4 (IL-4)
IL-4 je glavni stimulus za produkciju IgE antitela i za razvoj TH2 elija od naivnih
CD4 pomonih T elija. IL-4 je „zaštitni znak“ i obeležje TH2 elija i funkcioniše i kao citokin koji
indukuje razvoj ovih elija (inducer), ali i kao posrednik u njihovom efektu (efektor). Glavni izvorIL-4 su CD4+ T limfociti iz podgrupe TH2, kao i aktivirani mastociti i bazofili.
IL-4 je prototip citokina koji u svojoj strukturi imaju 4--heliksa, te i pripada familiji
citokina sa 4-
-helikalnom strukturom. IL-4 receptor pripada familiji tip I citokinskih
receptora. Struktura IL-4 receptora limfatinih elija sadrži citokin-vezujui lanac i asociran
je sa c lancem zajednikim za sve citokinske receptore. IL/4 receptor transdukuje signal preko
JAK/STAT puta (JAK3 ili4/STAT6), kao i preko signalnih puteva koji ukljuuju supstrat koji je
odgovoran za insulin (engl. Insulin Responsible Supstrate - IRS) IRS-2. IL-4 je jedini citokin kojiaktivira STAT6 protein koji aktivira transkripciju gena odgovornih za mnoge efekte IL-4 kao što
su diferencijacija TH2 elija, kao i produkcija IgE. Aktivacija IRS-2 signalnog puta je odgovorna
za IL-4 indukovanu proliferaciju elija. U nelimfatinim elijama lanac IL-4 receptora nije
asociran sa c lancem, nego sa signalnim lancom koji je takodje komponeneta receptora za IL-13.
Biološki efekti IL-4 ukljuuju stimulaciju IgE i mastocitima/bazofilima posredovane
reakcije, kao i supresija reakcija zavisnih od makrofaga (Slika 5.12.). IL-4 je glavni citokin koji u B
limfocitima stimuliše „premeštanje“ tj. „class switching“ teškog Ig lanca u IgE izotip (videti tekst u
prethodnim poglavljima). IgE antitela imaju ulogu u eozinofilima-posredovanoj odbrani uperenoj
protiv infekcija helmintima i artropodama. IgE je takodje glavni medijator alergijskih reakcija, a
produkcija IL-4 je veoma važna za razvoj alergija. IL-4 stimuliše razvoj TH2 elija od naivnih
CD4+ T elija i funkcioniše kao autokrini faktor rasta za razliite TH2 elije, te je tako
Slika 5.12. Biološki efekti IL-4.IL-4 stimuliše B elije na tzv. „isotype class switching“ u
neke imunoglobulinske klase (npr. IgE); IL-4 stimulišediferencijaciju naivnih T elija u TH2; IL-4 inhibiše IFN-
indukovanu aktivaciju makrofaga; IL-4 je faktor rastamastocita, a posebno u kombinaciji sa IL-3.
5.1.3.3. Interleukin-5 (IL-5)
IL-5 je aktivator eozinofila i služi kao link/veza izmedju aktivacije T elija i eozinofilne
inflamacije. Glavni izvor ovog citokina su elije TH2 podgrupe CD4+ T elija i aktivirani mastociti.
IL-5 je homodimer, a svaka od subjedinica sadrži 4--helikalni domen. IL-5 receptor je tip
I citokinskog receptora. Ovaj receptor asocira sa 150-kDa signal-transdukcionom subjedinicomkoju imaju i IL-3 i GM-CSF, a ponekad se zove uobiajeni/jednaki lanac. IL-5 signaling je
posredovan JAK/STAT signalnim putem.
Glavni biološki efekti IL-5 su da stimuliše razvoj i diferencijaciju eozinofila i da aktivira
zrele/maturirane eozinofile. Aktivirani eozinofili imaju sposobnost uništavanja helminata.
Eozinofili ekspresuju Fc receptore koji su specifini za IgE antitela i veoma su sposobni da vežu
IgE-obložene mikrobe i helminte. Prema tome, dva glavna citokina T H2 elija, IL-4 i IL-5
funkcionišu po narednom sledu dogadjaja: IL-4 stimuliše rodukciju IgE koji opsonizuje helminte ivezuje eoznofile, dok IL-5 aktivira eoznofile da unište parazita. Knock-out miševi kojima nedostaje
gen za IL-5 imaju deficit eozinofilnog odgovora i veoma su podložni infekcijama sa helmintima. IL-
5 stimuše proliferaciju B elija i produkciju IgA (tako je prvi put identifikovan).
5.1.3.4. Interferon-
(IFN-
)
IFN- je glavni citokin koji aktivira makrofage i ima kritinu i veoma važnu ulogu i u
urodjenom i u adaptivnom elijama-posredovanom imunitetu. IFN-
se još naziva
imuni ili tip II
IFN. Poseduje neku antiviralnu aktivnost, ali nije potentan antiviralni interferon, te funkcioniše
uglavnom kao efektorni citokin imunog odgovora. Produkuju ga NK elije, CD4+ TH1 elije i CD8+
T elije i obeležje je TH1 podgrupe pomonih T elija.
IFN- je homodimerni protein. Njegov receptor (tip II familija citokinskih receptora) se
sastoji od dva strukturno homologa polipeptida od kojih jedan veže citokine, a drugi participira usignalingu. Vezivanje citokina aktivira STAT1 koji onda stimuliše transkripciju „IFN--responsive“
gena (ukljuujui i gene koji kodiraju MHC molekule i B7 kostimulatore), enzima koji sintetišu
stvaranje reaktivnih kiseoninihintermedijera (npr. oksidaza fago-
cita) i reaktivnih azotnih interme-
dijera (npr. inducibilna azot oksid
sintaza). Ovi reaktivni molekuli se
produkuju u lizozomima i oni uni-
štavaju mikroorganizme koji se
nalaze u sklopu fagozoma (detaljnijeo ovom efektornom mehanizmu u na-
rednom poglavlju).
Slika 5.13. Biološki efekti IFN-IFN- aktivira fagocite i APC i indukuje B elije kojeoslobaaju odreene izotipove Ig (koji esto vezujukomplement i Fc receptore na fagocitima i razlikuju seod izotipova indukovanih putem IL-4). TH1-indukujui
efekat IL-4 može biti indirektan, posredovan poveanomprodukcijom IL-12 i ekspresijom receptora.
IFN- stimuliše ekspresiju klase II MHC molekula i kostimulatora APCs . IFN- potpomaže
diferencijaciju naivnih CD4+ T elija u TH1 i inhibiše proliferaciju TH2 elija. Deo efekta na
indukciju T H1 elija je posredovan indirektno, aktiviranjem mononuklearnih fagocita da
produkuju IL-12 koji je glavni induktorni citokin T H1elija. IFN- deluje na B
elije i stimuliše
„switching“ (prebacivanje) u odredjene IgG subklase (IgG2a kod miševa) i inhibiše „switching“
u IL-4 zavisne tipove kao što su IgE i IgG1. IFN- aktivira neutrofile i stimuliše citolitiku
aktivnost NK elija. Sumirani efekat aktivnosti IFN- je da stimuliše makrofagima-bogato
obskrbljenu inflamatornu reakciju istovremeno inhibišui IgE-zavisnu eozinofilima-bogatu
rekciju. Knock-out miševi kojima nedostaje IFN- ili njegov receptor su veoma podložni
infekcijama prouzokovanim intracelularnim mikroorganizmima (npr. mikobakterija) zbog defekcije
u aktivaciji makrofaga.
5.1.3.5. Faktor transformacije rasta ( engl. T ransforming G rowth F actor- TGF-
)
Glavni efekat TGF- u humanom imunom sistemu je da inhibiše proliferaciju i
aktivaciju limofocita i drugih leukocita. Ovaj citokin je otkriven kao tumorski produkt koji
promoviše preživljavanje elija u poluvrstim medijumima za kultivisanje. Postoji zapravo familija
blisko povezanih molekula koji su kodirani razliitim genima a naješe se imenuju kao TGF-,
TGF- i TGF-. elije imunog sistema (antigenima-stimulisane T elije; LPS-aktivirani
mononuklearni fagociti i dr.) sintetišu uglvanom TGF-. TGF- je homodimer koji se sintetiše kao prekursor i aktivira proteolitikim „cepanjem“.
TGF- receptori su polipeptidi (tip I i tip II) velikog afiniteta za ovaj citokin, a singnaling je vezan
za serin/treonin kinazni domen, što na kraju rezultira fosforilacijom tzv. SMAD
transkripcionih faktora (SMADa).
Biološki efekti TGF- ukljuuju inhibiciju proliferacije i diferencijacije T elija i
aktivaciju makrofaga; stimulaciju produkcije IgA antitela koja su važna za mukozni imunitet
i ublažavanje efekta proinflamatornih citokina na neutrofile i eozinofile. TGF- ispoljava fiziološkepromene i na elije koje ne pripadaju imunom sistemu inhibišui ili stimulišui njihov rast i
proliferaciju. Ponekada ak u in vitro uslovima može da stimuliše ili inhibiše rast iste elijske
linije zavisno od uslova kulture i prisutnosti drugih biološki aktivnih molekula. TGF-
molekula koji imaju funkciju u adaptivnom imunitetu.Limfotoksin (LT) je citokin koga produkuju T limfociti, ali ponekada i druge elije.
Strukturalno je slian (30% homologije) TNF i ima dosta slinih funkcija, te se stoga zove i TNF-.
Skretovana forma LT (nekada se zove LT ) je dimer, slino kao TNF, i vezuje se za TNF receptore.
LT je takodje ekspresovan i kao membranski protein kod koga je jedan lanac sekretovane forme
povezan sa dve subjedinice strukturalno-slinog membranskog proteina koji se zove LT (vezuje
se za razliite receptore koji takodje pripadaju TNF receptrskoj familiji). LT aktivra endotelijalne
elije i neutrofile, te je stoga medijator akutnog inflamatornog odgovora, obezbedjujui vezu
izmedju aktivacije T elija i inflamacije. Ovaj efekat je isti kao i efekat TNF zato što se vezuju
za iste receptore, ali je koliina cirkulišueg LT koji je produkovan od antigen-stimulisanih T elija
mnogo manji od koliine TNF produkovanog iz LPS-stimulisanih mononuklearnih fagocita. LT je
citokin koji obino lokalno deluje i nije medijator sistemske infekcije. Istraživanja na knock-out
miševima su pokazala da je LT neophodan za normalan razvoj limfoidnih organa. Miševi kojima
nedostaje membranski LT ili njegov receptor ispoljavaju brojne defekte u formiranju limfnih
vorova, Payer-ovih ploa i bele pulpe slezine. Kod ovih životinja nije normalan razvoj zone B elija
u limfnim organima i nema germinativnog centra u slezini. Smatra se da LT ima funkciju ulimfoidnoj organogenezi preko produkcije hemokina koji promovišu migraciju limfocita u posebne
delove limfnih organa.
Interleukin-13 (IL-13) je strukturno slian IL-4, a produkuju ga T H2 CD4+ T elije i neke
epitelijalne elije. Njegov receptor se uglavnom nalazi na nelimfoidnim elijama, kao što su
makrofagi, a može biti aktiviran vezivanjem ili IL-13 ili IL-4. IL-13 oponaša efekte IL-4 na
makrofage, ali ispoljava slabiji efekat na T ili B limfocite. Glavno delovanje je inhibicija aktivacije
makrofaga antagonistikim efektom na IFN-. IL-13 stimuliše produkciju mukusa od straneepitelijalnih elija plua, a smatra se promoviše produkciju IgE u alergijskim reakcijama.
Opisan je znaajan broj citokina ija fiziološka fukcija nije precizno definisana i nije
potpuno jasno da li se sekretuju i u fiziološkim uslovima ili su posledica patološko stanja
koje služe u eliminaciji mikroorganizama. Veliki broj specijalnosti adptivnog imunog sistema jerezultat delovanja citokina. Mnogi intracelularni mikroorganizmi (virusi i bakterije) indukuju
razvoj TH1 elija koje produkuju IFN- koji aktivira fagocite da unište mikroorganizam-okida
odgovora/reakcije i stimuliše produkciju antitela za opsonizaciju koja olakšavaju fagocitozu.
Suprotno, helmintski paraziti stimulišu razvoj TH2 koje produkuju IL-4 i IL-5, što dovodi do
pojaane produkcije za parazite specifinih IgE antitela (IL-4) koja oblažu parazite, kao i
aktivacije eozinofila (IL-5) koji vezuju IgE-opsonizovane parazite i uništavaju ih. Citokine su
neophodni za razvoj i efikasnog adaptivnog imunog odgovora. Sumirano, citokine koji posreduju i
regulišu funkcije adaptivnog imunog odgovora produkuju uglavnom antigen-stimulisani T
limfociti: IL-2 (osnovni faktor rasta T limfocita); IL-4 (stimuliše produkciju IgE i razvoj T H2 elija
pomonica od naivnih T H elija pomonica); IL-5 aktivira eozinofile; IFN- funkcioniše kao
aktivator makrofaga; TGF- inhibiše proliferaciju T limfocita i aktivaciju leukocita.
5.1.4. Citokini koji regulišu hematopoezu („hematopoezni“ citokini)
Citokini su neophodni za normalnu hematopoezu u kosnoj srži i obezbedjuju kosnoj srži
mogunost veoma preciznog i tananog naina odgovora na stimulaciju i regulaciju njene funkcije.
Neki od ranije pomenutih citokina koji se generišu tokom urodjenog i adaptivnog imunog
odgovora stimulišu rast i diferencijaciju progenitornih elija kosne srži, te tako imune i
inflamatorne reakcije koje „troše“ leukocite takodje pomažu produkciju novih leukocita. Zreli
leukociti nastaju od pluripotentne progenitorne stem elije opredeljivanjem i diferencijacijom
prema specifinoj liniji i progresivnom ekspanzijom progenitora (Slika 5.14.). Diferencijacija iekspanzija progenitornih elija kosne srži je stimulisana citokinima koji se zovu kolonija
stimulirajui faktori (engl. Colony Stimulating Factors - CSFs) zbog sposobnosti da stumulišu
formiranje kolonija u kulturi kosne srži. Delovanjem specifinih CSFs ove kolonije dobijaju
karakteristike specifinih linija (polimorfonuklearni fagociti, mononuklearni fagociti, limfociti i sl.),
te ime vezano za pojedini CSF (stem elija faktor je SCF; granulocita-monocita CSF je GM-CSF;
granulocita CSF je G-CSF; monocita CSF je M-CSF) reflektuje tip kolonija koji se dobija njegovim
delovanjem. Pored CSF, i interleukin-3 (IL-3) i interleukin-7 (IL-7) su citokini koji uestvuju u
regulaciji hematopoeze. U ovoj skripti su opisani samo oni citokini koji su važni za razvoj limfocita
(Tabela 5.5.), dok su citokini koji stimulišu maturaciju drugih e-lijskih linija uoblie-nih
elemenata krvi predmet tekstova iz hematologije (osnovni pojmovi o ovome se mogu nai u tekstu
skripte iz Uporedne fiziologije životinja; WUS Austria 2005).
(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
5.1.4.1. Faktor stem elija (c-kit ligand)
Faktor stem elija sintetišu stromalne elije kosne srži u formi membranskog ili
sekretornog proteina kao produkt jednog gena (engl. alternative splicing of the RNA). Faktor stem
elija ili C-kit ligand je protein koji interaguje sa tirozin-kinaznim membranskim receptornim
proteinom (engl. c Kit or stem cell factor receptor) koji je produkt elijskog c-kit proto-onkogena, a
ekpresovan je na pluripotentnim stem elijama. Smatra se da je faktor stem elija neophodan i
odgovoran da uini stem elije kosne srži dostupnim za delovanje CSFs i omogui im odgovor na
druge CSFs, ali da sam po sebi ne prouzrokuje formiranje kolonija.
5.1.4.2. Interleukin-3 (IL-3)
Ovaj interleukin se još zove faktor koji stimuliše formiranje nekoliko kolonijskih linija (engl.multilineage colony-stimulating factor or multi-CSF). Produkt je CD4+ T elija koje deluju na
nezrele progenitore u kosnoj srži i pomovišu ekspanziju elija koje se diferenciraju u sve zrele
elijske tipove. U strukturi IL-3 ima 4--helikalna lanca, a receptor se sastoji od citokin-vezujue
kompnente (tip I familija citokinskih receptora) i domena za transdukciju signala koji je isti kao i
kod IL-5 i GM-CSF receptora (kod oveka) ili unikatni (kod miša). Signaling IL-3 receptora ide
preko JAK/STAT puta. Pored stimulisanja razvoja veeg broja razliitih linija kolinija, IL-3
stimuiše rast i razvoj mastocita od progenitora, a ovaj efekat je pojaan IL-4.
5.1.4.3. Interleukin-7 (IL-7)
Ovaj citokin je sekretovan od strane stromalnih elija u mnogim tkivima koja stimulišu
preživljavanje i ekspanziju nezrelih prekursora opredeljenih u pravcu B i T limocita. Strukturalno,
IL-7 sadrži 4--helikalna lanca, a receptor se sastoji od unikatnog IL-7 vezujueg domenaasociranog sa c lancem koji je prvi put identifikovan kao komponeneta IL-2 receptora. Signaling
IL-7 receptora ide preko JAK3 kinaze. Ovaj citokin je esencijalan za preživljavanje naivnih i
memorijskih T ellija, a posebno CD4+ memorijske elije.
5.1.4.4. Drugi hematopoezni citokini
GM-CSF, M-CSF i G-CSF su citokini produkovani od strane aktivirnih T elija, makrofaga,
endotelijalnih elija i elija kosne srži strome, a deluju na progenitore u cilju poveavanja
produkcije inflamatornih leukocita. CSF faktori su identifikovani i nazvani po njihovoj sposobnosti
da stimulišu rast kolonija leukocita u kulturi, a stimulišu i regulišu produkciju i razvoj leukocita
u koštanoj srži (leukopoezu). Oni imaju sposobnost da stimulišu deobu elija (mitozu) ali i
maturaciju progenitora u dendritske elije i monocite. G-CSF se genenriše na mestu infekcije i
deluje kao endokrini regulator (hormon) u mobilizaciji neutrofila iz kosne srži koji bi zamenili
one koji su potrošeni u iinflamatornoj reakciji. Zahvaljujui tehnologiji rekombinantne DNK danas
je u klinikoj primeni nekoliko genetikim inženjeringom dizajniranih CSF (sargramostin ifilgrastim). Rekombinantne forme GM-CSF i G-CSF se koriste u stimulaciji kosne srži nakon
hemoterapije kancera ili transplantacije kosne srži Fascinantan aspekt hematopoeze je da je
produkcija leukocita delom regulisana ve postojeim leukocitima. Ova forma kontrole omoguava
da razvoj leukocita bude voma specifian i usmeravan prema potrebama organizma. Npr. ukoliko
postoji bakterijska infekcija, citokini koji se sekretuju od strane aktivniranih leukocita uestvuju
u sanaciji infekcije i stimulišu produkciju veeg broja neutrofila i makrofaga. Kompleksan proces
kojim se produkcija leukocita “poklapa” sa potrebama organizma još uvek nije jasan i razjašnjen.Svaki od CSF-a ima predominantna dejstva, ali svi CSF-i i interleukini imaju i meusobno
isprepletana dejstva. Dodatno, oni aktiviraju i održavaju zrele krvne elije. Interesantno je da su
geni za mnoge od ovih faktora locirani zajedno na dugom kraku hromozoma 5, pa je mogue da su
nastali duplikacijom predakog gena. Pored toga, interesantno je da je bazalna hematopoeza
normalna kod miševa kojima nedostaje GM-CSF, što ukazuje da gubitak jednog faktora može biti
nadomešten drugim, ali ne u svim funkcijama (npr. odsustvo GM-CSF dovodi do akumulacije
surfaktanata u pluima).
Interleukin-9 (IL-9) je citokin koji stimuliše rast T elijskih linija i progenitore mastocita u
kosnoj srži. Ovaj citokin ima c subjedinicu za signaling i koristi JAK/STAT signalni put.
Fiziološka funkcija ovog citokina nije jasno definisana.
Interleukin-11 (IL-11) produkuju stromalneelije kosne srži. Za transdukciju signalakoristi istu subjedinicu za signaling (gp130) kao IL-6 i JAK/STAT signalni put. Stimuliše
megakariocitopoezu, te se koristi u klinikom tretiranju pacijenata koji boluju od trombocitne
deficijencije nastale usled hemoterapije kancera.
Citokini obezbedjuju široki spektar raznovrsnih funkcija koji su kljuni za odbranu od patogena,
ali su i spona izmedju mehanizama prirodne i adaptivne otpornosti. Oni doprinose
menjake poseduju urodjene mehanizme koji ih štite odmikroorganizama. Obzirom da su svi elementi kojima se ostvaruju ti mehanizmi ve prisutni u
organizmu i spremni da prepoznaju stranog agensa, oznaavaju se kao prirodni, urodjeni ii
nespecifini imunitet, odnosno urodjena otpornost. Urodjeni mehanizmi odbrane su
filogenetski stariji i u pripravnosti su za efikasno delovanje pre bilo kakve naznake o tome da e
homeostaza biti poremeena stranim agensom. U ovom tipu imunog odgovora reakcija organizma
na štetni agens je uvek jednako brza i efikasna i svaki put sa jednakom efikasnoš u aktiviraju
raspoložive resurse elija i molekula iako se komponente ovog sistema nisu prethodno srele sa
stranim agensom. Mehanizmi prirodnog imunog odgovora su usmereni relativno nespecifino
protiv stranih agenasa, odnosno, prepoznaju, generalno, motive makromolekula koji grade
zid bakterijskih elija i sl. (sekvencu ugljenih-hidrata koja je prisutna u zidu bakterijskih elija),
ali ne specifine funkcionalne grupe. Razlikuju strano od sopstvenog (prisutnog u
homeostazi), ali nikako ne razlikuju vrstu stranog agensa i ne ostavljaju nikakav memorijski
zapis o susretu sa stranim agensom. Prirodna otpornost je znaajan odbrambeni mehanizam
koji deluje pre no što se aktiviraju mehanizmi steenog imuniteta. S druge strane, steeni
imunitet koristi mehanizme i prirodnog imuniteta u cilju odbrane organizma. U ovom poglavlju ebiti opisane komponenete, specifinost i funkcije urodjenog imunog sistema. Ovaj kompleksni
sistem odbrane ima tri veoma važne i kljune funkcije.
(1) Urodjeni imunitet je inicijalni/poetni/prvi odgovor na mikroorganizme koji spreava
infekciju organizma domaina i mnogo puta može da eliminiše štetni agens.
(2) Efektorni mehanizmi urodjenog imunog sistema se esto koriste da bi se eliminisali
mikroorganizmi i/ili antigeni i u adaptivnom imunom odgovoru. U elijama-posredovanom
imunitetu, T limfociti produkuju citokine koji aktiviraju važne efektorne mehanizme urodjenogimuniteta, specifino fagocite. U humoralnom imunitetu, B limfociti produkuju antitela koja
koriste efektorne mehanizme urodjenog imuniteta (fagocite i sistem komplementa) da bi
eliminisali mikroorganizme i/ili antigen.
(3) Urodjeni imunitet prema mikrobima stimuliše adaptivni imuni odgovor i može uticati na
prirodu adaptivnog imunog odgovora inei ga optimalno efikasnim protiv razliitih tipova
mikroorganizama. Prema tome, urodjeni imunitet ne samo da ima odbrambenu funkciju ubrzo
nakon infekcije, nego “šalje upozorenje” da je infekcija prisutna i alarmira adaptivni imuni sistem.
Neke komponenete urodjenog imunog sistema su funkcionalne sve vreme, ak i pre infekcije i one
ukljuuju barijere za mikroorganizme i druge štetne agense koje ini površina epitela kože,
respiratornog i digestivnog trakta. Druge komponente urodjenog imuniteta su normalno inaktivne
Primarno dejstvo Inf lamatorni odgovor i fagoci toza Zašti ta od ekstracelularnihantigena (bakterije, toksini,paraziti, virusi)
Zaštita od intracelularnih antigena (virusi,intracelularne bakterije i gljive) i tumora:regulacija antitelo-posredovanog i elijskogimunog odgovora (T elije pomonice i
supresorske T elije)Reakcijehipersenzitizacije(preosetljivosti)
Nema Trenutna hipersenzitivnost(atopija, anafilaksija,citotoksine reakcije,
kompleksni imuni poremeaji)
Odložena hipersenzitivnost (alergija ili infekcija ikontaktna hipersenzitivnost)
Urodjeni imuni odgovor, kao i adaptivni imuni odgovor, ima fazu prepoznavanja, aktivacije i
efektronu fazu. U tekstu e biti generalno opisano kako urodjeni imuni sistem prepoznaje
mikroorganizme, zatim e biti pomenute osnovne komponenete urodjenog imunog sistema i
N-formilmetionil peptidi Bakterijski proteini N-formilmetionil Aktivacija neutrofila i makrofaga
Manozom bogati glikani Mikrobijalni glikoprot. I glikolipidi
1. Manozni receptor makrofaga
2. Manoze-vezujui lektin plazme
1. Fagocitoza
2. Opsonizacija; aktivacija komplementa
Fosforilholin i srodnii molekuli Membrane mi kroorganizama C-reaktivni p rotein plazme Opsonizacija; a ktivacija komplementa
Skraenice: dsRNK - dvostruki lanac RNK; LPS- lipopolisaharidi; (preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Urodjeni imuni sistem esto prepoznaje produkte mikroorganizama koji su neophodni za
njihovo preživljavanje. Ova adaptivna karakteristika organizma domaina je veoma važna jer
osigurava urodjenom imunom sistemu „pronalaženje“ cilja, s obzirom da mikrobi ne mogu
odbaciti ovo svoje svojstvo jer bi ih to uništilo (npr. viralna RNK dvostrukog lanca je esencijalna zareplikaciju nekih virusa i oni ne mogu izbei da je ekspresuju kako bi je „sakrili“ od receptora za
njeno prepoznavanje u sklopu urodjenog imunog sistema; LPS su neophodna komponenete zida
bakterijskih elija i esencijalna za preživljavanje, te nikako ne mogu biti odbaeni). Receptori na
elijama urodjenog imunog sistema su kodirani funkcionalnim genima nasledjene DNK (još
u stadijumu klice, zametka). Receptori na elijama adaptivnog imunog sistema se generišu
rekombnacijom i rearanžiranjem somatskih gena, što daje mnogo veu mogunost kombinacija,
raznovrsnosti i specifinosti. Procenjeno je da urodjeni imuni sistem može da prepozna oko 1000
molekularnih obrazaca mikroba, dok je adaptivni imuni sistem sposoban da prepozna 10000
puta više (107) ili ak i više razliitih antigena. Takodje, adaptivni imunitet razlikuje antigene
razliitih mikroorganizama u okviru iste klase ili ak i jednog mikroba, dok urodjeni umunitet
razlikuje jedino klase mikroorganizama. Stepen i intenzitet odgovora kojima urodjeni imuni
sistem reaguje na susrete sa mikroorganizmom su uvek isti (nema imunološke memorije), dok
adativni imuni sistem ima sposobnost pameenja i prilagodjavanja upravo zbog fenomena
imunološke memorije. Urodjeni imuni sistem ne reaguje na sopstveno zbog specifinosti
urodjene imunosti da razlikuju molekularne obrazce elija mikroorganizama, ali ne i sisara, a i
zbog toga što elije sisara ekspresuju regulatorne molekule koje spreavaju delovanje
IFN- Aktivacija makrofagaIL-12, IL-18, IL-23 Stimulacija produkcije IFN- od strane NK elija i T elija
IL-5 Proliferacija NK elija
IL-10, TGF- Kontrola inflamacije(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Glavne efektorne elije urodjenog imuniteta su neutrofili, mononuklearni fagociti i NK elije. One
napadaju mikroorganizme koji su prošli epitelijalnu barijeru i ušli u tkiva i/ili cirkulaciju. Svaki
od ovih elijskih tipova ima posebnu ulogu u odgovoru na mikroorganizme. Makrofage i NK elije
sekretuju citokine koji aktiviraju fagocite i stimulišu elijsku reakciju urodjenog imuniteta kojase zove inflamatorni odgovor. Inflamacija se sastoji od regrutovanja leukocita i izlaska nekoliko
cirkulišuih proteina plazme na mesto infekcije, te stimulaciju/aktiviranje ovih leukocita i
proteina da eliminišu infektivni agens. Ukoliko ovaj sistem ne uništi infektivni agens, inflamacija
mobiliše imuni sistem i na neki nain «izoluje» mikroorganizme do momenta dok ne budu
uništeni mehanizmima adaptivnog imunog odgovora Ukoliko mikroorganizmi prodru u
uništeni mehanizmima adaptivnog imunog odgovora. Ukoliko mikroorganizmi prodru u
cirkulaciju oni bivaju „uhvaeni“ razliitim proteinima plazme (proteini sistema komplementa;
lektin koji vezuje manozu i drugi proteini koji prepoznaju molekularne obrazce mikroorganizama).
Inflamatorni odgovor predstavlja kompleksnu sekvencu dogadjaja koja ukljuuje
sinhronizovano, multidirekciono delovanje efektornih elija i proteina urodjenog imunog sistema i
njihovih produkata. Bakterije, ili ošteeno tkivo izazivaju oslobadjanje ili aktivaciju hemijskih
medijatora (histamin, prostaglandini, leukotrieni, kinini itd.), što prouzrokuje seriju paralelnih
efekata: 1) vazodilataciju koja poveava protok krvi i doprinosi kretanju fagocita i drugih leukocita
do inficiranog regiona; 2) hemotaksino privlaenje fagocita koji napuštaju krv i ulaze u tkiva; 3)
poveanje vaskularne propustljivosti koja dopušta da fibrinogen i komplement iz krvi izlaze u
tkivo. Fibrinogen se konvertuje u fibrin, što spreava širenje infekcije formiranjem izolacionog zida
oko inficiranog mesta. Proteini sistema komplementa dodatno pojaavaju inflamatorni odgovor i
privlae novu koliinu fagocita. Proces oslobadjanja hemijskih medijatora i privlaenja fagocita
traje dok se ne unište bakterije. Fagociti (uglavnom makrofagi) uklanjaju mikroorganizme i mrtvo
tkivo, a ošteeno tkivo se obnavlja proliferacijom i remodelovanjem pod uticajem brojnih himoza itriptaza. Inflamacija može da bude lokalna ili sistemska. Simptomi lokalne inflamacije su
ogranieni na specifian prostor u organizmu i ukljuuju crvenilo, oticanje, toplota, bol, gubitak
funkcije tkiva u kome se inflamacija dogadja. Crvenilo, toplota, oticanje nastaju kao rezultat
poveanog protoka krvi i poveanja vaskularne permeabilnosti. Bol je posledica otoka i delovanja
hemijskih medijatora na senzorne receptore ili receptore za bol. Gubitak funkcije tkiva se javlja
kao posledica tkivne destrukcije, otoka i bola. Sistemska inflamacija je inflamatorni odgovor koji
zahteva vei broj podru
ja u organizmu. U sistemskoj inflamaciji, pored lokalnih simptoma namestima inflamacije postoje i tri dodatne pojave: (1) crvena koštana srž produkuje i oslobadja
velike koliine neutrofila koji stimulišu i pojaavaju fagocitozni odgovor; (2) pirogeni (hemijske
materije sekretovane od strane mikroba, makrofaga, neutrofila i dr. ) stimulišu produkciju toplote
utii na mehanizme za regulaciju temperature u hipotalamusu tako da se konzerviše toplota i
poveava temperatura tela (poveana temperatura i groznica promovišu aktivnost imunog sistema
preko stimulacije fagocitoze, a inhibicije rasta nekih mikroorganizama); (3) u nekim sluajevima
sistemske inflamacije vaskularna popustljivost je toliko pojaana da se velike koliine tenosti
gube iz cirkulacije u tkiva, ime se smanjuje volumen krvi, što može prouzrokovati šok, a nekada i
Intaktna epitelijalna površina formira fiziku barijeru izmedju mikroorganizama u spoljašnjem
okruženju i organizma domaina. Uobiajena mesta na kojima mikroorganizmi ulaze u organizam
životinja jesu koža, gastrointestinalni trakt i plua, kroz koje mogu da udju putem fizikog
kontakta, udisanja i ingestijom. Ove dodirne površine su zaštieni epitelom koji pruža fiziku i
hemijsku barijeru protiv infekcije. Koža i mukozne membrane uklanjaju mirkroorganizme i
druge agense sa površine tela na nekoliko naina:
ispiranjem oiju suznom tenošu, usne duplje
pljuvakom, urinarnog trakta urinom. Pored toga,
elije mukozne membrane poetnih delova
respiratornog trakta su bogate cilijama koje svojim
pokretima guraju strane agense u mukus i
usmeravaju ga ka ždrelu, odakle e biti progutan.
Kašljanje i kijanje takodje uklanja mirkoorganizme i
druge agense iz respiratornog sistema. Pored toga,
epitelijalne elije lue aktivne peptide koji ubijajumikroorganizme, a telesne šupljine sadrže tenost
(suzna tenost, HCl, vaginalni sekret i sl.) koja u
svom sastavu ima razliite bakteriostatike i
baktericidne materije.Slika 5.16. Funkcija epitela u urodjenom imunitetuPredstavlja fiziku barijeru za prolaz mikroba, produkuje antimikrobne supstance i sadrži intraepitelijalne limfocite koji ubijaju mikrobe i zaražene elije.
Epitel produkuje peptide koji imaju prirodnu antibiotsku fukciju. Najpoznatiji su defensini,(cisteinima bogati peptidi od 29 do 34 aminokiseline) prisutni u koži mnogih vrsta ukljuujui i
sisare. Ima ih takodje u granulama neutrofila. Defensini su antibiotici širokog spektra delovanja
koji imaju sposobnost uništavanje raznovrsnog i velikog broja bakterija i gljiva. Epitel intestinuma
sekretuje kriptocidine, potentne antimikrobijalne peptide, koji imaju sposobnost lokalne
sterilizacije lumena intestinuma, posebno prostora izmedju intestinalnih kripti. Keratinociti
produkuju nekoliko citokina (IL-1), te doprinose nespecifinim efektornim reakcijama,
inflamatornom odgovoru, ali mogu biti i pomagaki hemijski medijatori uklju
eni u efektornemehanizme adaptivnog imunog odgovora.
Epitelijalna barijera i serozne šupljine sadrže intraepitelijalne T limfocite i B-1 podgrupu B
elija i ove elije mogu da prepoznaju i odgovore na mikroorganizme koji uestalo ulaze.
Intraepitelijalni T limfociti su prisutni u epidermisu kože i mukoznom epitelu. Ove elije, kao i
sve druge T elije imaju receptore za prepoznavanje antigena, te stoga pripadaju elijskoj
su u inflamatorni odgovor koji je iniciran od strane imunoglobulina IgE i IgG, kao i hemokina,
histamina i dr. Osim efektornih funkcija u steenom imunitetu, mastociti oslobaaju TNF- kao
odgovor na bakterijske produkte (mehanizam nezavistan od antitela) i stoga uestvuju u
prirodnom imunom odgovoru. Njihove granule sadrže heparin i predpostavlja se da heparin ima
ulogu u obrazovanju granula. Pored toga, granule sadrže brojne proteaze, himoze i triptaze,
enzime koji su ukljueni u proliferaciju i remodeliranje vezivnog tkiva, kao i dopamin i serotonin.
Sve napred navedeno omoguava mastocitima da funkcionišu kao integratori urodjenog i steenog
imunog odgovora, a i kao amplifikatori imunosti (Slika 5.17.).
Veoma važna osobina koju poseduju sve elije koje uestvuju u urodjenom imunom odgovoru je
sposobnost amboidnog kretanja koja im omoguuje da dospevaju do mesta infekcije. Pored toga,
ispoljavaju sposobnost hemotaksije, odnosno detektuju male razlike u koncentraciji
hemotaksinih faktora. Hemotaksini faktori su sekretorni produkti mikroba koji samostalno ili
u interakciji sa hemijskim materijama produkovanim od strane okolnih elija menjaju
koncentracijsku homeostazu inficiranog tkiva i privlae leukocite koji ameboidnim kretanjemdospevaju do mesta inflamacije. Hemotaksini faktori, pored navedenih, mogu biti i proteini
sistema komplementa, leukotrijeni, kinini, histamin i dr.
5.2.2.2. Fagociti: Neutrofili i makrofagi
Fagocite su elije ija je primarna funkcija da identifikuju, fagocituju i unište mikroorganizme.
Sve fagocitne elije na svojoj membrani imaju receptore karakteristine za elije koje uestvuju u
urodjenim-nespecifinim mehanizmima imunog odgovora. Naj
eši su receptori za sekvencuugljenih-hidrata koja je prisutna u zidu bakterijskih elija (manozni receptor; receptor za
lipopolisaharide-LPS; N-formil-metionil receptor; tzv. »scavenger« receptor i dr.); receptori za Fc
fragment; IgG komplement (C3b, C5a); interferon; TNF i odredjene bakterijske komponenete. Ovi
receptori omoguavaju interakciju fagocita sa nekim humoralnim faktorima kao što su TNF, neki
proteini komplementa (C3b, C5a), IL-2 i dr., ime se poveava fagocitna sposobnost i funkcija. U
fagocitne elije se ubrajaju elije koje imaju izraženu monu fagocitnu sposobnost, a to su
polimorfonuklearni leukociti - neutrofili i mononuklearni leukociti – monociti i makrofagi.
granule (lizozomi veliine 0.5 m) i sekundarne ili specifine granule. Neutrofili sadrže u svojoj
citoplazmi i glikogen koji se razgradjuje glikolizom i heksoza-monofosfatnim putem oksidacije
glukoze da bi se dobila energija. S obzirom na mali broj mitohondrija u ovim elijama, ciklus
limunske kiseline je manje važan i slabije zastupljen. Sposobnost neutrofila da prežive u
anaerobnoj sredine je velika adaptivna prednost jer im omoguava da unište bakterije i pomognu
pri uklanjanju ostataka raspadnutih elija u slabije oksigenisanim podru jim, kao što je
inflamatorno ili nekrotino tkivo. Proseni životni vek neutrofila u cirkulaciji je 6 sati, a u
vezivnom tkivu 1-4 dana gde potom odumiru procesom apoptoze (programirane elijske smrti).
Da bi se održao normalan nivo neutrofila u krvi neophodno je da se produkuje 100 biliona
neutrofila na dan. Osnovna funkcija neutrofila je odbrambena. Ona se ostvaruje fagocitozom i
sekrecijom specifinih biološki aktivnih materija, pa se uz monocite i makrofage, nazivaju i tzv.
»profesionalnim fagocitima«. Cirkulišui neutrofili su inaktivni i loptastog oblika, ali nakon što
se privrste za vrst supstrat, kao što je kolagen ekstracelularnog matriksa, ispoljavaju
sposobnost ameboidnog kretanja. Mnogi od njih napuštaju cirkulaciju procesom dijapedeze i
ulaze u tkiva, a odatle se preko gatrointestinalnog trakta (GIST) ekskretuju iz organizma. Ukolikose cirkulišui neutrofili ne regrutuju na mesto infekcije oni ulaze u programiranu elijsku smrt i
obino su fagocitirani od strane rezidualnih makrofaga u jetri.
Slika 5.18. Fagocitne elije urodjenog imunog sistema
Neutrofil Monocit
Mononuklearni leukociti – Monociti - makrofagi
Monociti nastaju u koštanoj srži iz opredeljene progenitorske elije monoblasta, opredeljene
matine elije mijeloidne loze, koja se po svom morfološkom izgledu bitno ne razlikuje od
mijeloblasta. Diferencijacijom monoblasta nastaje promonocit, velika elija (dijametra 18 m) sa
bazofilnom citoplazmom i velikim, blago ugnutim jedrom. Hromatin je rastresit, a jedarca vidljiva.
Promonociti prolazi dve elijske deobe tokom svog razvoja u monocite. Monociti u cirkulaciji imaju
dijametar od 12m-20m, a nukleusi su im ovalni, u obliku potkovice ili bubrežasti, i obino
smešteni ekscentrino. Hromatin je manje kondenzovan nego hromatin u limfocitima, te se zbog
tog rastresitog hromatina jedra monocita boje svetlije od jedara velikih limfocita. Citoplazma
monocita je bazofilna i sadrži sitne azurofilne granule (lizozome) od kojih su neke jedva vidljive
svetlosnim mikroskopom. Te granule su rasporedjene po itavoj citpolazmi i daju joj na obojenim
razmazima plaviasto-sivu boju. Pod elektronskim mikroskopom se uoava da jedro ima jedno ili
dva jedarceta, a u citoplazmi se vidi dobro razvijen granulirani endoplazmatski retikulum,
poliribozomi i mnogo malih mitohodrija. Pored toga, uoava se i dobro razvijen Goldži-jev
kompleks u kome se kondenzuje sadržaj citoplazmatskih granula. Te granule su primarni
lizozomi koji se u monocitima opisuju kao sitne azurofilne granule. Sve nabrojane morfološke
karakteristike ukazuju na veliku sekretornu potenciju ovih elija. Od svih uoblienih elemenata
krvi, monociti prvi ulaze u cirkulaciju i tu se zadržavaju oko 72 sata. Nakon toga oni odlaze u
veliki broj tkiva u organizmu, gde postaju tkivni makrofagi i ine moni fagocitni sistem tkivnihmakrofaga (sistem mononuklearnih makrofaga). Specifini tkivni makrofagi su Langerhans-ove
mozgu, M elije u submukozi GIST-a i dr. Sistem makrofaga i njihovih cirkulišuih prekursora,
monocita, se ranije oznaavao kao retikuloendotelni sistem, dok se danas naziva sistem tkivnih
makrofaga. Njihov životni vek u tkivima je nepoznat, ali transplantacija koštane srži ukazuje da
mogu živeti oko 3 meseca. Dosadašnja saznanja ukazuju na to da se ne vraaju u cirkulaciju.
Makrofage aktiviraju limfokini osloboeni od strane T limfocita. Aktivirani makrofagi migriraju,kao odgovor na hemotaksne stimuluse, proždiru i ubijaju bakterije u principu slinim procesima i
mehanizmima kojim to ine neutrofili. Makrofagi imaju sposobnost da sekretuju preko 100
razliitih biološki aktivnih molekula, ukljuujui faktore koji utiu na limfocite i druge elije,
prostaglandine E serije, faktore koji podstiu zgrušavanje i dr. Zahvaljujui svojoj specifinoj
funkcionalnoj organizaciji i širokoj paleti aktivnih materija koje sekretuju, makrofagi su moni
fagociti. Pored toga, imaju sposobnost da štetne agense koji su “nepoznati” i ne prepoznaju se od
strane komponenti specifinog imunog sistema, obrade (procesuju) i iskažu (prezentuju) na svojoj
površini u formi prepoznatljivoj za druge elije imunog sistema, te se zbog toga nazivaju antigen
prezentujue elije (APC). Dakle, makrofagi i njihovi cirkulišui prekursori monociti imaju
kljunu ulogu u imunom odgovoru organizma i predstavljaju sponu izmedju urodjenog (prirodnog,
ne specifinog) i adaptivnog (steenog, specifinog) imuniteta. Efektorne funkcije makrofaga u
prirodnom imunom odgovoru su fagocitoza, kao i produkcija hemijskih medijatore koji aktiviraju
druge elije imunog sistema ili na neki drugi nain uestvuju u eliminaciji štetnog agensa.
Efektorne funkcije u adaptivnom imunom odgovoru su fagocitoza mikroba i prezentacija
mikrobnih antigena limfocitima koji se nikada pre nisu sreli sa tim antigenom.
Migracija neutrofila na mesto infekcije, kao i pokretanje elija u fagocitozi, ukljuuju mikrotubule
i mikrofilamente i interakciju aktina sa miozinom–I na unutrašnjoj strani elijske membrane.
Proces dijapedeze se ostvaruje tako što se neutrofili privueni selektinima sa površine
endotelijalnih elija vrsto vezuju za neutrofil-adhezioni molekul (pripada familiji integrinskih
receptora) i provlae se kroz zid kapilara izmeu endotelnih elija. Ova sposobnost im omoguava
da brže stignu do mesta gde se, kao rezultat invazije bakterija, razvija inflamatorna reakcija. Put
neutrofila od izlaska iz cirkulacije do inficiranog mesta obezbedjuje hemotaksija, odnosno
prisustvo bakterijskih produkata na inficiranom mestu. I ne samo to, nego postoji interakcija
izmedju bakterijskih produkata, faktora iz plazme, kao i onih sekretovanih iz okolnih elija. Ti
hemotaksini agensi su brojni i ukljuuju hemokine, neke komponente sistema komplementa
(C5), leukotrijene, polipeptide poreklom iz limoficta, mastocita, bazofila, ali i mnoge druge. Sve temolekule u razliitim kombinacijama omoguuju uslove za privlaenje leukocita, ali i što
efikasniju fagocitozu bakterije. Jedan od naina je opsonizacija (okruživanje, pojaano vezivanje)
imunoglobulinima (Ig), a naroito IgG, kao i proteinima sistema komplementa (C3b). IgG se kao
opsonin vezuje za bakterijsku eliju svojim Fab regionom (engl. antigen binding fragment – Fab),
dok je Fc fragment slobodan i “primamljiv” za fagocite koji e se preko svog receptora za Fc (gore
pomenuti Fcg) vezati za tako okruženu bakterijsku eliju i fagocitirati je. Dobar opsonin je i C3b
protein sistema komplementa koji se nespecifino vezuje za strane organizme, a koga takodje“prepoznaju” fagocite preko svog receptora. Na taj nain, antitela (IgG) i C3b “markiraju”
mikroorganizam za fagocitozu i destrukciju. Aktivacija receptora na elijskoj membrani neutrofila,
preko G-proteinom posredovanog odgovora, injicira poveanje motorne aktivnosti elije,
egzocitozu aktivnih materija i naglo poveanje preuzimanja kiseonika i produkcije
reaktivnih kiseoninih radikala tzv. “respiratornu eksploziju” (engl. respiratory burst).
Poveanje motorne aktivnosti e dovesti do brze ingestiji bakterija endocitozom, odnosno
fagocitozom. Zbog širokog spektra aktivnih materija koje produkuju fagociti ispoljavaju efektorne
funkcije i u prirodnom, ali i u adaptivnom imunom odgovoru. Kao što je napomenuto, u
urodjenim odbrambenim mehanizmima uestvuju kao moni fagociti, ali i kao izvor brojnih
aktivnih materija koje ili aktiviraju druge elije imunog sistema, ili imaju funkcije u dijapedezi,
hemotaksiji ili nekim drugim mehanizmima kojim se olakšava eliminacija štetnog agensa. Pored
toga, sekrecija biološki aktivnih materija i njihove funkcije imaju znaaja u efektornim reakcijama
Funkcionalni odgovor fagocita u odbrani organizma se sastoji od pojedinanih koraka/faza:
aktivnog regrutovanja elija do mesta infekcije; prepoznavanja mikroorganizma; fagocitoze i
destrukcije usvojenog digeriranog miroorganizma. Pored toga, makrofagi produkuju citokine koji
imaju veliki broj važnih uloga u urodjenom i adaptivnom imunom odgovoru.
Regrutovanje leukocita do mesta infekcije
Neutrofili i monociti se regrutuju (obnavljaju) iz krvi do mesta infekcije vezivanjem za adhezione
molekule na endotelijalnim elijama i hemoatraktantima produkovanim kao odgovor na infekciju. Ovi
leukociti normalno cirkulišu krvotokom i ne migriraju u tkiva. Njihovo regrutovanje do mesta
infekcije je multifazni proces koji ukljuuje »lepljenje« za endotelne elije i migraciju kroz endotel
(Slika 15.19.). Rezidentni tkivni makrofagi koji prepoznaju mikrobe sekretuju TNF, IL-1 i
hemokine. TNF deluje na endotelijalne elije postkapilarnih venula i indukuje ekspresiju nekoliko
adhezivnih molekula. Tokom 1-2 h endotelijalne elije poinju da ekspresuju E-selektin, dokleukociti ekspresuju na vrhu svojih mikroizraštaja/mikrovilusa (engl. microvilli) ugljenohidratne
ligande za selektine koji se vezuju sa selektinima na endotelnim elijama. Ovo vezivanje je slabo i
veoma esto je poremeeno silom protoka krvi, te se leukociti lako odvoje od endotelijalnih elija,
a potom vežu za druge i tako se kotrljaju/rolaju po površini endotela. TNF i IL-1 takodje indukuju
ekspresiju liganada za integrine i to uglavnom vaskularnih elija adhezioni molekul-1 (engl.
Vascular Cell Adhesion Molecule-1 – VCAM-1; koji je ligand za VLA-4 integrin) i intracelularni
adhezioni molekul-1(engl. Intracelular Adhesion Molecule-1 – ICAM-1; koji je ligand za LFA-1 iMac-1 integrine). Leukociti ekspresuju ove integrine u stanju malog afiniteta. Istovremeno,
hemokini koji se produkuju na mestu infekcije ulaze u cirkulaciju, vezuju se za heparin-
glikosaminoglikane endotelijalnih elija i izlažu se u velikim koncentracijama. Ovi hemokini
deluju na »kotrljajue« leukocite (engl. rolling leucocytes) i aktiviraju ih. Kao posledica aktivacije
dolazi do konverzije VLA-4 i LFA-1 integrina iz stanja slabog afiniteta u stanje visokog afiniteta.
Kombinacija idukovne ekspresije integrinskih liganada i aktivacije integrina na leukocitima
rezultuje u stabilnom integrinima posredovanom vezivanju leukocita za endotel na mestu
infekcije. Leukociti prestaju da se kotrljaju, njihov citoskelet se reorganizuje i oni se rasporedjuju
po površini endotela. Tada hemokini deluju na adherirane leukocite i stimulišu ih da migriraju
kroz interendotelijalni prostor (prostor izmedju elija endotela) prema »hemotaksinom«
koncentracijskom gradijentu prema mestu infekcije. Neto rezultat svega je da se prvo
neutrofili, a potom i monociti rapidno nakupljaju u inficiranom tkivu. Ova rekacija je
centralna komponeneta procesa inflamacije i tipina je za mikrobijalne infekcije, ali i nekim
neinfektivni stimulusi mogu da je iniciraju. Neutrofili i monociti dospeli u tkivo (sada se zovu
makrofagi) prepoznaju mikroorganizme i funkcionišu u smislu iskorenjivanja infekcije.
Slika 5.19. Regrutovanjeleukocita.Na mestu infekcjie, makrofagkoji je fagocitirao mikroorgani-
zam, produkuje citokine (TNF iIL-1) koji aktiviraju endotelijalneelije u okolini venule daprodukuju selektine (ligande zaintegrine) i hemokine. Selektiniposreduju slabo »sapinjanje« irolanje/ valjanje leukocita u krvipo endotelu; integrini posredujuvrstu adheziju neutrofila;hemokini poveavaju afinitetneutrofila za integrine istimulišu
migraciju elija kroz endotel domesta infekcije. Cirkulišuineutrofili, monociti i aktivirani Tlimfociti koriste skoro istovetnemehanizme migracije do mestainfekcije
Prepoznavanje mikroorganizama od strane makrofaga
Neutrofili i makrofagi ekspresuju površinske receoptore koji preoznaju mikrobe u krvi i
tkivu i stimulišu fagocitozu i uništavanje mikroba. Mehanizmi za uništavanjemikroogranizama (mikrobicidni mehanizmi) su uglavnom odvijaju kompartmenski odvojeni u
intraelijske formacije, lizozome i fagolizozome, kako bi elija zaštitila sebe od ošteenja.
»Uvlaenje« ili ingestija mikroba u ove strukture je neophodno da bi se mikrobi uništili, a ingestiji
prethodi prepoznavanje mikroba preko razliitih površinskih receptora na makrofagama. Pored
toga, neutrofili i makrofagi ekspresuju i neke receptore koji aktiviraju elije da produkuju citokine
i mikrobicidne supstance i receptore koji stimulišu migraciju elija do mesta infekcija. Postoji
nekoliko klasa receptora (manozni receptori i receptori hvatai; receptori za opsonine, »tool-
like«-receptori; GPCR receptori) na fagocitima (fagocitnih receptora) koji vezuju mikrobe i
posreduju njihovu internalizaciju (Slika 5.20).
Manozni receptori i receptori tzv. hvatai (engl . scavenger receptors). Manozni
receptori su makrofagni lektini koji vezuju terminalne manozne i fruktozne rezidue glikoproteina
glikolipida. Ovi šeeri su tipini molekuli elijskog zida mikroba, dok glikoproteini membrana
elija sisara sadrže kao rezidue salicilnu kiselinu i N-acetilgalakotsamine. Na ovaj nain manozni
receptor makrofaga prepoznaje elije mikroba i razlikuje ih od sopstvenih elija. Receptori hvatai
su originalno definisani kao receptori koji vezuju i posreduju endocitozu oksidovanih ili
acetilovanih partikula lipoproteina male gustine (engl. L ow Density L ipoproteins) koji ne mogu
više da interaguju sa konvencionalnim LDL receptorom. Receptori hvatai vezuju razliite
mikrobe, kao i modifikovane LDL partikule. Neki integrini makrofaga, kao što je Mac-1
(CD11bCD18)takodje mogu
da vezuju mikro
organizme.
Slika 5.20. Receptori i odgovor fagocita.Neutrofili i makrofagi
koriste veliki broj razli-itih receptora da pre-poznaju mikrobe, mikro-bijalne produkte isupstance koje produ-kuju elije domaina uinfekciji. Ovi receptoriaktiviraju elijski odgo-vor koji funkcioniše usmislu stimulacije infla-macije i iskorenjivanja
mikroba. Prikazne susamo neke od klasareceptora.
Receptori za opsonine promovišu fagocitozu mikroba obloženih razliitim proteinima.
Opsonizacija predstavlja proces oblaganja mikroba u cilju fagocitoze, a supstance koje oblažu
površinu elije mikroorganizma nazivaju se opsonini. Ove supstance mogu biti antitela, proteini
sistema komplementa i lektini. Jedan od najefikasnijih sistema za opsonizaciju je oblaganje sa
IgG antitelom koji se zbog toga i naziva specifian opsonin i koji se prepoznaje od strane Fcgreceptora visokog afininiteta (FcgRI). Komponenete sistema komplementa, posebno fragmenti C3
proteina komplementa, su takodje potentni opsonini zbog toga što fagociti ekspresuju receptore
koji se zovu tipi I komplement receptori (engl. Complement Receptors I - CRI) koji prepoznaju
produkte razgradnje C3. Veliki broj proteina plazme, ukljuujui manoze-vezujui lektin,
fibronektin, fibrinogen, kolagen i C-reaktivni protein može da oblaže i da bude prepoznat od
Toll-L ike Receptori (TCRs) su homologi proteinu koji se zove Toll kod Drosofila i koji
funkcioniše kao aktivator fagocita u odgovoru na razliite tipove i komponenete mikroba.
Identifikovano je deset tipova sisasrskih TCRs i smatra se da je svaki tip odgovoran i
neophodan da bi se adekvatno odgovorilo na razliite klase infektivnih patogena. Razliiti
TCR imaju esenci-
jalnu ulogu u e-
ljskom odgovoru narazliite funkcio-
nalne grupe kara-
kteristine iskljui-
vo za bakterije
(LPS; bakterijski
proteoglikani; ne-
metilisani CpG nu-kleotidi).
Slika 5.21. Sisarski Tollproteinu slini receptori(TCRs).A - Tipini TLR sadržikonzervisane ekstracelularne icitoplazmatske domene. Ra-zliiti TLRs sadrže razliit broj i
razliitu organizaciju ekstrace-
lularnih leucinima-bogatih icisteinima-bogatih motiva. TIR -Toll/IL-1 receptor. B - RazliitiTLRs su ukljueni u odgovore narazliite mikrobijalne produkte.Neki od njih zahtevaju hete-rodimerizaciju sa drugim TLRs
(npr. TLR 2 sa TLR 6). C -Signalni put preko TLR rezultira ugenerisanju NF-kB transkripci-onog faktora. U ovaj signalni putmože biti ukljuen i adapterni
protein MyD88. TLRs su takoeukljueni u aktivaciju AP-1.
TCR receptori funkcionišu zajedno sa receptor-asociranim kinazama, što konano dovodi do
stimulacije produkcije mikrobicidnih supstanci i citokina od strane fagocita (Slika 5.20.).TCRs
takodje mogu biti asocirani i sa drugim molekulima koji participiraju u direktnom prepoznavanju
mikrobija-lnih produkata. Odgvor elije do-maina na LPS ilustruje mnoge funkcionalne
konsekvence prepoznavanja produkata mikroba preko TLRs i asociranih proteina (Slika 5.21.).
Receptori sa sedam-transmembranskih
-heliksa ili receptori vezani sa G-proteinima
(engl. G Proteins Coupled Receptors – GPCRs) se ekspresuju na leukocitima i prepoznaju
mikorobe i neke medijatore koji se produkuju kao odgovor na infekciju, a funkcionišu uglavnom
kao stimulatori migracije leukocita na mesto infekcije. Ovi receptori se nalaze na neutrofilima,
makrofagima, a i nekim drugim tipovima leukocita, i prepoznaju široki spektar razliitih liganada.
Receptori ove klase prepoznaju kratak peptid koji sadrži N-formilmetionil ostatke. S obzirom da
svi bakterijski proteini, a samo neki sisarski (oni sintetisani u mitohondrijama), poinju sa N-formilmetioninom, ovaj receptor omoguava neutrofilima da odgovaraju na bakerijske proteine.
Neutrofili i neki prostiji oblici makrofaga ekspresuju GPCR receptore za neke CXC hemokine (a
posebno IL-8, videti prethodno poglavlje); proteolitike produkte sistema komplementa (C5, videti
kasnije); razliite lipidne medijatore inflamacije (faktore aktivacije trombocita, prostaglandin E,
leukotrijene i dr.). Vezivanja liganda (npr. mikrobijalni produkti, hemokini i dr.) za GPCR indukuje
migraciju elija iz krvi kroz endotel i produkciju mikrobicidalnih supstanci aktivacijom produkcije
velike koliine reaktivnih kiseoninih radikala (tzv. respiratorni prasak; engl. respiratory burst).Receptor inicira intraelijski odgovor preko aktivacije trimernih G proteina (proteini koji vezuju
GTP). U neaktiviranom stanju, receptori su asocirani sa G proteinima u stabilnom inaktivnom
kompleksu koji ima i GDT vezan za G subjedinicu. Okupiranje receptora od strane liganda
rezultira zamenom GDP za GTP. Forma G-protein-GTP aktivira veliki broj elijskih enzima,
ukljuujui izoformu fosfatidilinozitol-specifine fofolipaze C (PLC) ija je funkcija da poveava
koncentraciju intracelularnog kalcijuma i da aktivira protein kinazu C (PKC). GPCR takodje
stimuluišu promene u citoskeletu što rezultira poveanjem motiliteta elija.
Fagocti ekspresuju receptore za citokine koji se produkuju u reakciji na mikrobe. Jedan
od najvažnijih citokina ovakvog tipa i tzv. glavni citokin koji aktivira makrofage je IFN-. Kao
što je naglašeno u prethodnom poglavlju, njega sekretuju NK elije tokom urodjenog imunog
odgovora i antigenima-aktiviranih T elija tokom adaptivnog imunog odgovora.
Fagocitoza mikroorganizama
Neutrofili i makrofagi uvlae vezane mikroorganizme u specijalne kompartmente gde se mikrobi
Slika 5.22. Fagocitoza i intracelularna destrukcija mikroorganizma.
Mikrobi mogu da se vežu za razliite membranske receptore
fagocita. Neki direktno vezuju mikrobe a drugi vrše opsonizacijumikroba (npr. Mac-1 integrin sa proteinima komplementa vršiopsonizaciju mikroba; nije prikazano). Mikrobi se internalizuju ufagozome, koji se fuziraju sa lizozomima i nastaju fagolizozomi ukojima se mikrobi ubijaju reaktivnim kiseonikom i nitrogenintermedijatima. iNOS, inducibilna azot oksid sintaza; NO, azotoksid; ROIs, reaktivni kiseonini intermedijati.
Uništavanje fagocitovanih mikroorganizama
Aktivirani neutrofili i makrofagi ubijaju fagocitovane mirkoorganizme produkujui mikobicidne
molekule u fagolizozome (Slika 5.22.). Nekoliko receptora koji prepoznaju mikrobe ukljuujui
TLRs, GPCRs, Fc i C3 receptore, receptore za citokine (uglavnom IFN-) funkcionišu kooperativno
u aktivaciji fagocita u smislu uništavanja mikroba. Fuzija primarne fagocitne vakuole (fagozoma)
sa lizozomima resultira formiranjem fagolizozoma gde su koncentrisani svi mehanizmi za
uništavanje mikroorganizama. Aktivirani neutrofili i makrofagi konvertuju molekularni kiseonik
u reaktivne kiseonine radikale (engl. Reactive Oxygen Species - ROSs) odnosno reaktivne
kiseonine intermedijere (eng. Reactive Oxygen Intermediates – ROIs) koji su veoma reaktivne
molekule sposobne da unište bilo koju eliju, pa i eliju mikroorganizma. Primarni sistem koji
generiše slobodne radikale je sistem fagocitnih oksidaza koji se nalazi na membrani fagolizozoma.
Ovaj sistem enzima se indukuje i aktivira od strane velikog broja stimulusa ukljuujui IFN- kao
i signale od TLRs, a funkcija mu je da redukuje molekularni kiseonik u reaktivne kiseonineradikale/intrmedijere kao što je super-oksid radikal (O2
-) koristei kao kofaktor redukovanu formu
nikotinamid adenin dinukleotid fosfata (NADPH). Super-oksid se u reakciji dismutacije prevodi u
vodonik peroksid uz katalitiko delovanje enzima katalaze. Vodonik preoksid koristi enzim
mijeloperoksidaza da konvertuje normalno nereaktivan halidni jon u veoma reaktivnu hipohalitnu
kiselinu koja je toksina za bakterije. Pored reaktivnih kiseoninih radikala, makrofage produkuju
i reaktivne azotne radikale, i to uglavnom azot-oksid (NO) koji može reagovati sa kiseoni nim
radikalima (hidroksilnim anjonom) i davati jos reaktivnije produkte (peroksinitril). Azot-oksid sedobija enzimatskim delovanjem azot-oksid sintaza (engl. Nitric Oxide S ynthase – NOS). Jedna
forma ovog enzima se indukuje (iNOS) vezivanjem LPS za odgovrajue receptore. iNOS je enzim
koji nije prisutan u makrofagima koji nisu aktivirani, ali može biti indukovan kao odgovor na LPS
stimulaciju i druge produkte mikroba koji aktiviraju TLRs, posebno u kobinaciji sa IFN-.
Tabela 5.09. Sadržaj granula u polimorfonuklearnim leukocitima (granulocitima) oveka
(O2-, OH-, H2O2 i dr.), ali bez ueša mijeloperoksidaze. Antioksidativni enzimi fagocita (katalaza iglutation-S-transferaza) uklanjaju reaktivne kiseoine radikale kako ne bi oštetili njihovu elijsku
membranu (Tabela 5.10.).
Tabela 5.10. Medijatori antimikrobijalne i citotoksine aktivnosti neutrofila i makrofaga
O2 – ZAVISNO uništavanje O2 – NE ZAVISNO uništavanje
Reaktivni kiseonini radikali (posrednici)O2
- (superoksidni anjon)
OH- (hidroksil radikal)H2O2 (vodonik peroksid)
ClO- (hipohloritni anjoni)
Defenzini
TNF (samo u makrofagama)
Reaktivni azotni radikali (posrednici) NO (azot oksid)
NO2 (azot dioksid)HNO3 (azotna kiselina)
Lizozim
OstaliNH4Cl (monohloramin) Hidrolitiki enzimi
Kao što je ranije objašnjeno, proces dijapedeze se ostvaruje tako što se fagociti privueniselektinima sa površine endotelijalnih elija vrsto vezuju za fagocita-adhezioni molekul (pripada
familiji integrinskih receptora) i provlae se kroz zid kapilara izmeu endotelnih elija. Ova
sposobnost im omoguava da brže stignu do mesta gde se, kao rezultat invazije bakterija, razvija
inflamatorna reakcija. Put fagocita od izlaska iz cirkulacije do inficiranog mesta obezbedjuje
hemotaksini koncentracijski grandijent koga stvaraju bakterijski produkti, ali i produkti koje
elije organizma domaina izbacuju kao odgovor na infekciju. I ne samo to, nego postoji
interakcija izmedju bakterijskih produkata, faktora iz plazme, kao i onih sekretovanih iz okolnihelija. Ti hemotaksini agensi su brojni i ukljuuju hemokine, neke komponente sistema
komplementa, leukotrijene, polipeptide poreklom iz limfocita, mastocita, bazofila, ali i mnoge
druge. Sve te molekule u razliitim kombinacijama omoguuju uslove za što efikasniju fagocitozu
bakterije. Kako je ranije napomenuto, jedan od naina je opsonizacija (oblaganje, okruživanje)
imunoglobulinima (Ig), a naroito IgG, kao i proteinima sistema komplementa (C3b). IgG se kao
opsonin vezuje za bakterijsku eliju svojim Fab regionom dok je Fc fragment slobodan i
opsonin vezuje za bakterijsku eliju svojim Fab regionom, dok je Fc fragment slobodan i
“primamljiv” za fagocite koji e se preko svog receptora za Fc (ranije pomenuti Fc) vezati za tako
okruženu bakterijsku eliju i fagocitirati je. Dobar opsonin je i C3b protein sistema komplementa
koji se nespecifino vezuje za strane organizme, a koga takodje “prepoznaju” fagocite preko svog
receptora. Na taj nain, antitela (IgG) i C3b “markiraju” mikroorganizam za fagocitozu i
destrukciju. Aktivacija receptora na elijskoj membrani neutrofila, preko G-proteinom
posredovanog odgovora, injicira TCRs i drugih receptora, poveanje motorne aktivnosti elije,
egzocitozu aktivnih materija i naglo poveanje preuzimanja kiseonika i produkcije
reaktivnih kiseoninih radikala tzv. “respiratornu eksploziju” (engl. respiratory burst).
Poveanje motorne aktivnosti e dovesti do brze ingestije bakterija endocitozom (fagocitoza). Prvo
se formira primarna fagocitna vakuola-fagozom koja ima membranu koja potie od plazmaleme
neutrofila. Potom dolazi do fuzije lizozoma sa fagozomom i degranulacije neutrofilnih granula koje
su bogate enzimima. Pomou protonske pumpe u membrani fagozoma pH te vakuole se spusti do
oko 5.0, što je optimalan pH za maksimalnu aktivnost lizozomalnih enzima. Potom dolazi do
degranulacije azurofilnih granula, te enzimi koji se otpuštaju omogue digestiju fagocitovanogmikroorganizma. Pored specifinih enzima, granule sadrže i antimikrobijalne proteine tzv.
defenzine. Kod sisara su identifikovana dva tipa defenzina, i , dok su drugi tipovi pronaeni
kod beskimenjaka i biljaka. Dodatno se aktivira i membranski vezan enzim NADPH oksidaza i
dolazi do produkcije toksinih kiseoninih metabolita. Kombinacija toksinih kiseoninih
metabolita, toksinih reaktivnih azotnih radikala i proteolitikih enzima poreklom iz granula ini
fagocite veoma efektivnim pri uništavanju bakterija. U toku fagocitoze se naglo poveava potrošnja
kiseonika zbog aktivacije Ovo je uzrokovano aktivacijom NADPH oksidaze; asocirana je sa
poveanim preuzimanjem i potrošnjom kiseonika u fagocitima (respiratorna eksplozija), što
dovodi do stvaranja vema reaktivnih kiseoninih radikala. Gubitkom jednog elektrona od O2
nastaje superoksidni anjon (O2-). O2- je slobodni radikal kiseonika koji nastaje adicijom jednog
elektrona molekulskom kiseoniku i koji je kratkog veka, ali veoma reaktivan. 2O2- reaguju sa
2H+ i nastaje vodonik peroksid (H2O2) u reakciji koju katališe citoplazmatska forma superoksid
fagociti poseduju i enzim mijeloperoksidazu, koja katališe konverziju Cl-, Br-, I- i SCN- u
odgovarajue kiseline (HOCl, HOBr, itd.), koje su takoe potentni oksidanti. O2- i H2O2 , sa
mijeloperoksidazom ili bez nje, uz sadejstvo halidnih anjona stvaraju snažan citotoksini sistem.
Osim mijeloperoksidaze i defenzina, granule fagocita sadrže i elastazu, dve
metaloproteinaze koje razlažu kolagen, kao i druge razliite proteaze koje potpomažu
uništavanje invazivnih organizama. Pored toga, lizozim deluje specifino cepanjem veze unutar
peptidoglikana koji je sastavni deo elijskog zida nekih gram-pozitivnih bakterija, što dovodi do
smrti tih bakterija. Još jedan uzronik odumiranja bakterija je i lakotoferin koji u velikimkoliinama vezuje za sebe gvoždje i time ga uskrauje bakterijama koje ga koriste u ishrani. Kiseli
sadržaj fagozoma može sam po sebi da prouzrokuje injiciranje apoptoze i smrt mikroorganizama.
Kombinacija navedenih mehanizama, zajedno sa O2- , H2O2 i HOCl, koji nastaju dejstvom NADPH
oksidaze i mijeloperoksidaze, formiraju “smrtonosnu zonu” oko aktiviranih fagocita i tako
uništavaju štetne agense, koji se potom digeriraju putem lizozomalnih enzima.
Iako je navedena zona efektivna u uništavanju invazivnih organizama, u nekim patološkim
stanjima (npr. reumatoidni artritis), fagociti mogu takoe prouzrokovati lokalnu destrukcijusopstvenog tkiva. Izumrli neutrofili, bakterije i nepotpuno digerirana materija stvaraju viskoznu,
obino žukastu, tenu masu – gnoj za koju se kaže da je groblje neutrofila.
Kada su neutrofili i makrofagi izuzetno snažno aktivirani mogu oštetiti i normalno tkivo organizma
Slika 5.23. Efektorne funkcije makrofaga.Makrofagi se aktiviraju
mikrobialnim produktimakao što su lipopolisaharidi
(LPS) i IFN- kog
produkuju NK elije.
Proces aktivacije makro-faga vodi aktivaciji tra-nskripcionih faktora, tra-nskripciji razliitih gena isintezi proteina koji po-sreduju u funkcionisanju tih
elija. U adptivnom eli- jskom imunitetu, makrofagise aktiviraju stimulusima odT limfocita (CD40 ligand i
IFN-) i odgovaraju u
osnovi na isti nain.
5.2.2.3. Urodjeno-ubila ke elije - elije prirodne ubice - NK (engl. »Natural Killer«) elije
NK elije su podgrupa limfocita koja ubija inficirane elije i elije koje su izgubile sposobnost
ekspresije klase I MHC molekula, a istovremeno i sekretuju citokine i to uglavnom IFN- Osnovna
fiziološka uloga ovih elija je odbrana od infekcija nastalih virusima i nekih drugij intracelularnih
mikroba Termin urodjeno-ubilake elije je nastao zbog injenice da ako se ove elije izoluju iz
mikroba. Termin urodjeno ubilake elije je nastao zbog injenice da ako se ove elije izoluju iz
krvi ili slezine imaju sposobnost da uništavaju ciljne elije bez iakakve potrebe za dodatnom
aktivacijom (suprotno ovome CD8+ T limfociti moraju biti aktivirani pre nego što se diferenciraju u
citolitike T limfocite sa sposobnošu da unište targetni antigen).
NK elije su derivati pluripotentne progenitorne stem elije kosne srži i ine 5% do 20% od
ukupnih mononuklearnih elija u krvi i slezini, a veoma retko se nalaze u drugim limfoidnim
organima. U perifernoj cirkulaciji oveka ine oko 15% od ukupnog broja limfocita a od T i B elija
se razlikuju, izmedju ostalog, i po tome što ne poseduju iste receptore za antigene tj. TCR i BCR.Od površinskih markera obeležava ih prvenstveno prisustvo CD16 markera (receptor za Fc
fragment IgM – FcgRIII) i CD56 markera (adhezijski molekul). Vei broj NK elija se i morfološki
razlikuje od T i B limfocita po sledeim osobinama: vei su; imaju srazmerno više citoplazme;
jedro nije okruglo nego je na jednom delu spljošteno; u citoplazmi postoje azurofilne granule
(stoga se ove elije još nazivaju i velikim granuliranim limfocitima). Neki autori smatraju da oni i
nisu pravi limfociti, nego posebna populacija elija koja se s obzirom na svoj razvoj nalazi izmedju
limfocita i monocita. Osnovna fiziološka funkcija NK elija je delovanje protiv virusom zaraženih ilimaligno-transformisanih elija.
Prepoznavanje inficirane elije od strane NK elija.
Aktivacija NK elija je regulisana balansom izmedju signala koji se generišu od aktiviranih receptora i
inhibiranih receptora (Slika 5.24.). Postoji nekoliko familija ovih receptora, a oni se sastoje od
ligand-vezujueg lanca i lanca za signaling (signaling-lanca). Ligandi koji aktiviraju receptore
ukljuuju molekule koji su ekpresovani na površini inficiranih, ili na drugi nain stresiranih elija
organizma domaina, promovišu aktiviranje NK elija. Inhibitorni receptori NK elija vezuju
sopstvene molekule MHC I kompleksa koji su ekpresovani na veini normalnih elija. Kada su
inhibitorni receptori vezani, NK elija nije aktivirana i ovo je mehanizam koji je prevencija za
uništavanje normalnih elija domaina. Infekcija elija domaina mikrobima, a posebno virusima,
veoma esto prouzrokuje inhibiciju ekspresije klase I MHC molekula, a time su liganadi za
inhibitorne receptore nedostupni, što kao rezultat ima »oslobadjanje« NK elija iz njihovog
normalnog inhibisanog/inaktivnog stanja. Istovremeno, ligandi za aktivirajue receptore su
ekspresovani, te postoji mogunost da se uništi inficirana elija, što se i realizuje. Karakteristina
i zajednika osobina aktivirajuih receptora NK elija je prisustvo signaling molekule sa imuno-
receptornim aktivacionim motivima koji u osnovi imaju tirozin (engl. Imuno-receptor T yrosine-
based Activation Motif - ITAMs) i smešteni su u citoplazmatskom repu receptora, kao u sluaju
signalnih komponenti antigenih receptora T i B limfocita. Zbog toga nije zaudjujue što i signalni
putevi vezani za aktivirajue receptore NK elija ukljuuju regrutaciju tirozin kinaze i adapternih
imuno-receptornim inhibicionimmotivima koji u osnovi imaju tirozin
(engl. Imuno-receptor T yrosine-
based Inhybiory Motif - ITIMs) na
citoplazmatskom repu receptora.
Vezivanjem liganda za receptore ovi
ITIMs postaju fosforilisani na
tirozinskim ostacima i vezuju tirozinfosfataze, kao što je SHP-1, koje
potom defosforilišu signalne mo-
lekule koje posreduju u aktiva-
cionom putu.
Slika 5.24. Aktivirajui i inhibirajui receptori NKelija.
A - Aktivirajui receptori NK elija prepoznaju ligande
target elija i aktiviraju protein tirozin kinazu (PTK), ija je aktivnost inhibisana preko inhibitornog receptora kojiprepoznaje klasu I MHC molekula i aktivira proteintirozin fosfatazu (PTP). Kao rezultat, NK elije nisuefikasne u uništavanju ciljnih elija koje ekspresujuklasu I MHC molekula.
B - Ako virusna infekcija inhibira ekspresiju klase I MHCmolekula kod inficiranih elija, inhibrajui receptori NK elija
nisu vezani i aktivirajui receptor funkcioniše ne ometeno iinicira odgovore NK elija, kao što su citoliza i sekrecijacitokina.
NK elije prepoznaju antitelima-obložene targetne molekule preko receptora FcRIIIa(CD16) koji je receptor slabog afiniteta za Fc segment IgG i IgG3 antitela. Kao rezultat ovih
prepoznavanja NK elije ubijaju ciljnu eliju koja je obložena molekulima antitela. Ovaj proces se
naziva od antitela-zavisna elijama-posredovana citotoksinost i bie objašnjena u poglavlju o
efektornim mehanizmima humoralnog adaptivnog imunog odgovora. Ekspanzija i aktivnost NK
elija su stimulisane citokinima, i to uglavnom IL-15 i IL-12.
Efektorne funkcije NK elija su uništavanje inficiranih elija i aktivacija makrofaga u cilju uništavanja
fagocitovanog mikroorganizma (Slika 5.25.).
Mehanizam NK elijama posredovane citolize je u
osnovi isti kao i citoliza posredovana citolitinim
T limfocitima (engl. C ytolytic T L ymphocytes –
CTLs) što e detaljnije biti opisano u narednompoglavlju. NK elije imaju granule koje sadrže
proteine koji se nazivaju perforini koji formiraju
pore u membrani ciljne elije, kao i enzime koji
se zovu granizimi i koji ulaze kroz membranu
ciljne elije i indukuju apoptozu ciljne elije.
Uništavajui virusima ili intracelularnim
bakterijama inficiranu eliju NK elije eliminišurezervoar infekcije.
Slika 5.25. Funkcije NK elija.A - NK elije ubijaju inficirane elije, te stoga eliminišu širenje infekcije.
B – NK elije odgovaraju na IL-12 kog produkuju makrofagi, i sekretuju IFN-, koji
aktivira makrofage da ubiju fagocitirane mikrobe.
Neki tumori, posebno oni poreklom od hematopoetinog tkiva su takodje targeti za NK elije,
verovatno zbog toga što tumorske elije ne ekspresuju MHC molekule klase I. S obzirom da su NKelije sposobne da eliminišu neke tumorske elije postoje predpostavke da NK elije imaju ulogu u
organizmu u smislu ubijanja malignih klonova elija in vivo .
Pored pomenutih NK elija, postoje dve populacije elija koje su im sline, ali još uvek
nedovoljno precizno definisane funkcije. Limfokinima aktivirane elije ubice (engl.
L ymphokines Activated Killer cells - LAK cells) su po osobinama sline NK elijama i na slian
nain i funkcionišu. Pokazano je da su LAK elije efikasnije od NK elija te da mogu da unište i
maligno transformisane, ali i transformisane ne maligne elije. Populacija K elija (engl. Killer)nije potpuno morfološki opisana. Pokazano je da se K elije zakae za ciljnu eliju koja je
okružena IgG antitelima preko receptora za Fc fragment IgG i mogu da liziraju opsonizovanu
eliju. S obzirom da imaju receptore za Fc makrofage mogu da funkcionišu kao K elije i tako
aktivirane mogu da ubiju malignu eliju bez ukljuivanja u taj proces antitela.
Sistem komplementa ini nekoliko plazma proteina koji se aktiviraju mikoorganizmima i promovišu
destrukciju mikorba i inflamaciju. Sistem komplementa ini grupa od oko 25 proteina cirkulišuih
proteina (ine 10% globulinske komponenete seruma) oznaenih od C1 do C9 (sa podgrupama
obeleženim malim slovima abecede) i faktorima B, D i P (properdin). Ovi proteini mogu biti
produkovani u razliitim tkivima/elijama, ukljuujui hepatocite, makrofage i epitelijalne elije
GIST-a. Svi se nalaze u serumu u
neaktivnoj formi, odnosno, u odsustvuinfekcije cirkulišu u krvi u inaktivnom
stanju. Oni postaju aktivni u reakciji
kaskade komplementa u kojoj
aktivirana komponenta u seriji aktivira
narednu u nizu. Aktivacija izaziva
kaskadnu reakciju koja vodi ka aktivaciji
C5 konvertaze (C5b koja je esencijalnaza lizu membrane liza patogena).
Nedostatak jedne komponente u
kaskadnoj reakciji vodi ka terminaciji
reakcije. Reorganizacija i destrukcija
mikoba se ostvaruje preko tri puta
aktivacije komplementa: alternativnim,
klasinim i lektinskim (Slika 5.26.).
Slika 5.26. Aktivacija kaskadne reakcije sistemakomplementa Aktivacija sistema komplementa može biti inicirana razliitimputevima, ali svi oni vode ka produkciji C3b proteina (rana faza). C3binicira kasnije faze u aktivaciji komplementa, a kulminacija je
produkcija peptida koji stimulišu inflamaciju (C5a) i polimerizacija C9koja formira kompleks koji napada membranu (engl. membraneattack complex), a tako se zove jer pravi rupe u plazma membrani.Osnovne funkcije glavnih proteina u sistemu komplementa su date
na slici. Aktivacija, funkcija i regulacija sistema komplementa jeobjašnjena sa više detalja u poglavju o efektornim reakcijamahumoralnog imunog odgovora.
Prepoznavanje mikroba od strane komplementa se odvija na tri naina: Aktivacija sistema
komplementa se ostvaruje preko dva puta:
(1) alternativni tj. tzv. “properdinski” put je filogenetski najstariji i aktivira se direktnim
prepoznavanjem odredjenih struktura na površini membrane mikroba i komponeneta je urodjenog
imunog odgovora. Ovaj put aktivacije komplementa se injicira preko faktora B, D, P i dr, koji
prouzrokuju “spontanu” aktivaciju C3 proteina u sistemu komplementa, odnosno aktivaciju C3
bez uticaja predhodno aktiviranih elemenata sistema komplementa (C1 i C2). Ova reakcija
aktivacije kaskade komplementa preko C3 predstavlja komponenetu reakcija efektornih
mehanizama prirodnog imunog odgovora. Uobiajeno je da se spontano aktivirani C3 brzo
inaktiviše proteinima na površini tela elije. Medjutim, ponekada se aktivirani C3 kombinuje sa
stranim supstancama, kao što su delovi bakterijske elije ili virusa, pa može postati stabilan i
prouzrokovati aktivaciju kaskade komplementa.(2) klasian put (tako je imenovan jer je prvi otkriven) se injicira kompleksom antigen-antitelo,
odnosno vezivanjem dela molekule antitela koji se naziva Fc fragment za C1 protein sistema
komplementa. Ovaj put koristi plazma protein C1 u detekciji IgM, IgG1 ili IgG3 antitela vezanih za
površinu mikroba ili drugih struktura. Reakcija aktivacije kaskade komplementa preko C1
proteina predstavlja komponenetu reakcija efektornih mehanizama adaptivnog imunog
odgovora.
(3) lektinski put se aktivira plazma proteinom koji se zove manoze-vezujui lektin (engl.Mannose-Binding L ectin – MBL ) i koji prepoznaje ostatke manoze u glikoproteinima i glikolipidima
mikroorganizama. MBL vezan za microbe aktivira (u odsustvu antitela) jedan od proteina
klasinog puta aktivacije komplemetna, preko stimulacije asociranih serin proteaza.
Prepoznavanje mikroba bilo kojim od ovih puteva inicira seriju kaskadnih reakcija,
kaskadnu regrutaciju/aktivaciju drugih komponeneti sistema, te pridruživanje aktiviranih
proteina lanova komplementa proteaznim kompleksima. Centralni protein sistema
komplementa je C3 koji se cepa, a njegov vei, C3b fragment se “smešta” na površinu mikroba
gde se komplement aktivira. C3b se kovalentno vezuje za funkcionalne grupe na površini
mikroba i, kao što je ranije navedeno, ima funkciju opsonina u promociji fagocitoze mikroba.
Manji fragment C3, C3a se otpušta i stimuliše inflamaciju delujui kao hemoatraktant za
neutrofile. C3b vezuje druge proteine komplementa da bi se formirala proteaza koja cepa protein
C5 i generiše manji fragment C5a koji se otpušta i vei fragment C5b koji ostaje vezan za
membranu elije mikroba. C5a stimuliše influks neutrofila na mesto infekcije, kao i vaskularne
komponenete inflamacije. C5b inicira formiranje kompleksa proteina C6, C7, C8 i C9 sistema
komplementa u formi pore na membrani mikroba, a to rezultira lizom elije na kojoj je
komplement aktiviran. Sisarske elije ekspresuju nekoliko regulatornih proteina koji blokiraju
aktivaciju komplementa, te time preveniraju ošteenje elija domaina.
Aktivirani proteini sistema komplementa obezbedjuju zaštitu na nekoliko naina: neki
elementi sistema se mogu vezati za membranu bakterijske elije izazivajui lizu elije; neki se
vezuju za površinu bakterijske elije i omoguavaju i olakšavaju fagocitozu, a uz to i stimulišu
makrofage da fagocitiraju bakterijsku eliju; vrše opsonizaciju mikroorganizama; uestvuju u
hemotaksiji elija imunog sistema do mesta infekcije; podstiu inflamatorne reakcije i sl.
Važno je još jednom naglasiti da se kaskadna reakcija sistema komplementa može aktivirati i kao
efektorni mehanizam prirodnog, kao i u efektorni mehanizam steenog imunog odgovora. Sistem
komplementa e biti opisan sa više detalja u poglavlju o efektornim mehanizmima humoralnog
imunog odgovora.
5.2.2.5. Drugi cirkulišu i proteini urodjenog imuniteta
Mnogi proteini plazme, pored lanova sistema komplementa, su ukljueni u urodjenom imunom
odgovoru na mikrobe (Tabele 5.08. i 5.12). Mnogi hemijski medijatori koji uestvuju u
urodjenom (prirodnom) imunom odgovoru su i “pomagai” u steenom (adaptivnom) imunom
odgovoru. Hemijski medijatori su molekule koje su ukljuene u razvoju imunog odgovora (Tabela
5.12.).
Tabela 5.12. Hemijski medijatori koji uestvuju u urodjenom (a i stenom) imunom odgovoru i njihova funkcija
Jedinjenje Opis Jedinjenje Opis
Hemijske materijena površini i utelesnimšupljinama
Lizozim (u suzama, pljuvaki, sekretu nosne duplje i znoju)
prouzrokuje lizu razliitih elija; kiseli sekreti (sebum kožnihžlezda i hlorovodonina kiselina želuca) ubijajumikroorganizme i spreavaju njihov rast; mukus na mukoznimmembranama veže mikroorganizme pre njihovog uništavanja
Komplement
Grupa proteina plazme; poveavaju propustljivost
krvnih sudova, stimulišu oslobaanje histamina,aktiviraju kinine, lizu elija, pospešuju fagocitozu,privlae neutrofilne i eozinofilne granulocite,monocite i makrofage
Histamin
Amin koga oslobaaju mastociti, bazofilni granulociti i
kao opsonin. Pripada familiji kolektina (engl. collectin), tako nazvanoj zbog toga što proteini ove
familije imaju kolagenu-slian domen odvojen »vratnim« regionom od kalcijum-zavisnog (C-tip)
lektinskog (tj. ugljenih hidrata vezujueg) domena. Cirkulišui MBL (MBL plazme), kao i manozni
receptor makrofaga, vezuje ugljene hidrate sa terminalnim manoznim i fruktoznim ostacima, koji
su tipini za glikoproteine i glikolipide membrana na površini elija mikroorganizama. Prema
tome, MBL je solubilni receptor koji prepoznaje molekularne obrazce (engl. soluble pattern
recoginition receptor) koji se vezuje za mikrobijalne, ali ne i sisarske elije. MBL je heksamer koji je strukturalno slian komponenti C1q sistema komplementa. MBL se vezuje za receptore na
površini makrofaga koji se zovu C1q receptori (vezuju C1q komponentu sistema komplementa).
Ovaj receptor posreduje u fagocitozi bakterija opsonizovanih manoza-vezujuim lektinom. Pored
toga, MBL može aktivirati sistem komplementa.
C-reaktivni protein je plazma protein identifikovan i nazvan zbog svoje sposobnosti da se
vezuje za kapsulu pneumokoknih baterija. Pripada pentraksinskoj familiji plazma proteina,
tako nazvanoj jer sadrže pet identinih globularnih subjedinica. Tipi
no za C-reaktivni protein je
da se veže za bakterijske fosfolipide, kao što je fosforilholin. Funkcioniše i kao opsonin-vezujui
C1q i interagujui sa C1q receptorom na fagocitima ili vezujui se direktno za Fc receptore. Pored
toga, C-reaktivni protein može doprinositi aktivaciji sistema komplementa preko vezivanja za C1q,
te aktivacije klasinog puta. C-reaktivni protein se još naziva i akutne-faze reaktant zbog toga što
je njegov nivo u plazmi povean tokom aktune faze mnogih infekcija.
Faktori koagulacije su plazma proteini ija je osnovna funkcija da spree hemoragiju
(iskrvavljenje) formiranjem koaguluma/tromba (krvnog ugruška) kada je integritet krvnih sudova
narušen. Proteaze, kao što je trombin, koje se generišu u kaskadnim reakcijama koagulacije krvi i
formiranja koaguluma, iniciraju inflamatornu reakciju. Pored cirkulišuih proteina, proteini
surfaktanta plua, koji takodje pripadaju familiji kolektina, štite vazdušne puteve od infekcije.
5.2.2.6. Citokini
Citokini urodjene imunosti regrutuju i aktiviraju leukocite, ali i stimulišu sistemske promene,
ukljuujui poveanu sintezu efektornih elija i proteina koji potenciraju antimikrobijalni odgovor. U
urodjenom imunom odgovoru, glavni izvor citokina su makrofagi, neutrofili i NK elije, ali i elije
epitela, kao što su keratinociti koje produkuju mnoge takve iste proteine. Kao i u adaptivnom
imunom odgovoru, citokini imaju ulogu u medjusobnoj komunikaciji inflamatornih elija, kao i u
komunikaciji izmedju inflamatornih elija i elija tkiva koje odgovaraju na infekciju, kao što su
elije vaskularnog endotelijuma. Citokini urodjenog imuniteta su opisani u prethodnom poglavlju
i ukljuuju citokine koji kontrolišu viralne infekcije, i to uglavnom IFN-
signal (signal 1) uvek antigen, a da je drugi signal (signal 2) ili komponenta/produkt mikroba ili
urodjenog imunog odgovora koji identifikuje da je antigen produkt mikroba. Prema tome, urodjeni
imuni odgovor služi kao inicijalno upozorenje za adaptivni imuni sistem da se pripremi za
odbranu i omogui zaštitu organizma domaina. Mikroorganizmi koji naseljavaju organizam
domaina bez aktivacije lokalne inflamatorne reakcije, mogu biti neuspešni i u aktiviranju
adptivnog imunog odgovora, kao posledice inflamatorne reakcije. Molekule koje se produkuju u
reakcijama urodjenog imunogodgovora i koje funkcionišu
kao drugi signali za aktivaciju
leukocita su kostimulatori,
citokini i fragmenti/produkti
cepanja komponenti sistema
komplementa.
Slika 5.28. Stimulacija komponenti adapti-vnog imunog odgovora od straneurodjenog imunog odgovora.A -Makrofage i dendritske elije odgovaraju nafagocitirane (sa elijama asocirane) mikrobeekspresujui kostimulatore (kao što je B7 protein,kog prepoznaju CD28 receptori T elija) i sekretujui
citokine (kao što je IL-12). Kostimulatori i IL-12funkcionišu zajedno sa prepoznavanjem antigena u
aktivaciji T limfocita.B - Sistem komplemenata se aktiviraekstracelularnim mikrobima i generiše proteinima
kao što je C3d koji se vezuje za mikrobe. B limfocitiprepoznaju antigene mikroba preko svojih antigen-receptora i prepoznaju C3d preko receptora koji sezove tip 2 receptor komplementa (CR2). Signali sa
receptora za antigen i CR2 funkcionišu koperativno uaktivaciji B elija.!!! Obratiti pažnju: u oba primera je drugi(sekundrni) signal koji deluje na limfocite koji takodje
specifino prepoznaju antigene obezbedjen prvim
signalnom
Kostimulatori su membranski proteini ekspresovani na antigen prezentujuim elijama
(engl. Antigen Presenting Cells - APCs) koji funkcionišu zajedno sa iskazanim antigenom u
stimulaciji specifinih T limfocita. U prethodnim poglavljima su opisani kolstimulatori T limfocita,
a najbolje definisani su, strukturalno slini proteini, B7-1 (CD80) i B7-2 (CD86). Kada APCs
dodju u kontakt, prepoznaju i “sukobe se” sa produktima mikroba, kao što su LPS, kao i sa IFN-
iz NK elija, APCs odgovaraju ekspresujui visoke nivoe B7-1 i B7-2 kostimulatora i tako dobijaju
mogunost da stimulišu odgovor T elija. U odgovoru na mikrobe, makrofage i dendritske elije
produkuju citokine koji promovišu rast i diferencijaciju T limfocita. Prototip ovakvih citokina je IL-
12 koji stimuliše diferencijaciju naivnih T limofocta u TH1 efektorne elije koje produkuju
IFN-. Prema tome, fagocitima produkovani IL-12 je kljuni induktor efektornih mehanizama
elijama-posredovanog imunog odgovora koji funkcionišu kao glavni iskorenjivai fagocitiranogmikroorganizma (videti u narednom poglavlju o efektornim mehanizmima elijama-posredovanog
imuniteta).
Najbolje definisani drugi signal za aktivaciju B elija je C3d protein komplementa
(fragment razgradnje C3 proteina komplementa). Mikroorganizmi aktiviraju komplement, ili
direktno ili vezujui se za antitela ili MBL u plazmi, i postaju obloženi sa produktima razgradnje
C3, ukljuujui C3d. Receptori za C3d se nazvaju tip 2 receptori komplementa (CR2 ili CD21) I
ekspresovani su na maturiranim B limfocitima. Kada B limfociti prepoznaju antigen mikrobasvojim receptorima za antigen i simultano prepoznaju i C3d preko receptora za komplement
(CR2), ove elije se aktiviraju. Kao rezultat ove aktivacije B elije produkuju antitela kao odgovor
na antigen. Kritina i kljuna uloga sistema komplementa u humoralnom imunom odgovoru je
pokazana kod knock-out miševa kojima nedostaje ili C3 protein sistema komplementa ili CR2.
Drugi signal koji se generiše tokom urodjenog imunog odgovora na razliite mikrobe ne samo
da pojaava magnitude reakcija adaptivnog imunog odgovora koje slede nego utie i na prirodu
mehanizama adaptivnog imunog odgovora (Slika 5.28.). U infekcijama sa intracelularnim
mikrobima, makrofagi fagocitiraju ili prepoznaju mikorbe i odgovaraju ekspresovanjem
kostimulatora i produkcijom citokina koji stimulišu T elijama-posredovani imuni odgovor.
Osnovna funkcija elijama-posredovanog imuniteta je aktivacija makrofaga u cilju uništavanja
intracelularnih mikroba. Na suprot tome, veina ekstracleularnih mikroba/antigena koja udje u
krv aktivira cirkulišue proteine komplementa, koji kao odgovor, poveavaju produkciju antitela iz
B limfocita, odnosno, humoralni imuni odgovor funkcioniše u smislu eliminisanja
ekstracelularnih mikroba. Prema tome, kooperacija izmedju urodjenog imunog odgovora i
adaptivnog imunog odgovora je bidirekciona, pri emu se komponenete, kao i efektorni
mehanizmi, i jednog i drugog sistema medjusobno funkcionalno “oslanjaju”, pomažu i dopunjuju,
a sve u cilju optimizacije mehanizama odbrane organizma domaina od infekcije (Slika 5.29).
5.3.1. Tipovi elijama-posredovanih imunih reakcija
Razliiti tipovi mikroorganizama iniciraju raznolike odgovore T elija, a u cilju zaštite organizma
domaina (Slika 5.30). Generalno, dve su osnovne forme elijama-posredovanih imunih reakcija:
(1) CD4+, kao i CD8+ T elije
prepoznaju antigen mikroba koji je
ingestovan fagocitima i aktiviraju
fagocite da unište mikrobe.(2) CD8+ citotolitiki T limfociti (CTL)
uništavaju bilo koju nukleiranu eliju
koja sadrži strane antigene
(mikrobijalne ili tumorske) u citoplazmi.
Slika 5.30. Tipovi T elijama-posredovanog imuniteta A – CD4+ TH1 elije i CD8+ T elije prepoznaju klasu II MHC-
asociranih peptidnih antigena ili klasu I MHC-asociranih peptidnihantigena fagocitiranih mikroba i produkuju citokine koji aktivrajumakrofage da unište mikkobe i stimulišu inflamaciju.B – CD8+ citolitini T limfociti (CTL) prepoznaju klasu I MHC-
asociranog peptidnog antigena mikroba koji se nalazi u citoplazmiinficirane elije i uništavaju eliju.
Adaptivni imuni odgovor na mikrobe koji se nalaze u okviru fagozoma fagocita je posredovan
T limfocitima koji prepoznaju antigen mikroba i aktiviraju fagocite da unište ingestirani
mikroorganizam. Mnogi mikrobi su razvili mehanizme koji im omoguavaju da prežive, pa
ak i da
se replikuju u fagocitima, te je stoga urodjeni imunitet ponekad nemoan da iskoreni
mikroorganizme. elijama-posredovani imuni odgovor funkcioniše u smislu da poveava
mikrobicidnu aktivnost fagocita i efikasnost eliminacije mikroba, pri emu je specifinost
odgovora u domenu funkcija T elija ali efektorna funkcija kojom se uništava mikrob je zapravo
rezultat aktivnosti fagocita. Ova kooperativnost T limfocita i fagocita ilustruje veoma važnu kariku
izmedju adaptivnog i urodjenog imuniteta. T-elijama posredovana aktivacija makrofaga koja se
ostvaruje preko IFN-, kao i inflamatorna reakcija, može u nekim sluajevima da ošteti tkivo
organizma domaina. Ova reakcija se naziva odloženi-tip hipersenzitivnosti (engl. Delayed-
T ype H ypersensitivity - DHT), termin hipersenzitivnost se u ovom sluaju odnosi na tkivo ošteeno
imunim odgovorom. DHT se esto koristi kao esej za ispitivanje elijama-posredovanih imunih
reakcija i esto prati zaštitu omoguenu elijama-posredovanim imunim odgovorom.
Adaptivni imuni odgovor uperen protiv mikroba koji su inficirali citoplazmu razliitih elija,
ukljuujui i nefagocitne elije, i u njoj se replikuju je posredovan CD8+ citolitinim T limfocitima
Slika 5.31. Indukcija i efektorna faza elijama-posredovanog imuniteta.Indukcija odgovora: CD4+ T elije i CD8+ T elije prepoznaju peptide koji se dobijaju od proteinskih antigena i prezentovani su putem profesionalnih antigen
prezentujuih elija u perifernim limfoidnim organima. T limfociti su stimulisani na proliferaciju i diferencijaciju i kao efektorne elije ulaze u cirkulaciju.Migracija T elija i drugih leukocita na mesto gde je prisutan antigen: efektorne T elije i drugi leukociti migriraju kroz krvne sudove u periferna tkiva preko
vezivanja za endotelne elije koje aktiviraju citokini produkovani kao odgovor na infekciju u tim tkivima.Efektorske funkcije T elija: efektorne T elije prepoznaju antigen u tkivima i odgovaraju tako što sekretuju citokine koji aktiviraju fagocite koji iskorenjuju infekciju.
T elijama produkovani citokini takodje stimulišu infekciju.
Odgovor i diferencijacija CD4+ T elija je iniciran prepoznavanjem antigena prezentovanog
od strane profesionalnih APCs. Paralelno sa prezentacijom antigena, mikrobi ili neki produkti
urodjenog imuniteta iniciraju urodjeni imuni odgovor. Ovo rezultira stimuliacijom APCs da
ekspresuju visok nivo kstimulatora (B7-1 i B7-2) što predstavlja drugi signal za aktivaciju T elija
i produkciju IL-12 koji stimuliše difrencijaciju T elija.
Odgovor CD8+ T elja je takodje iniciran prepoznavanjem antigena koji su iskazani preko
profesionalnih APCs, ali neke karakteristike ih ine razliitim od drugih T elija. Prvo, antigeni
koji se prepoznaju od strane CD8+ T elija moraju biti u citoplazmi APCs i to se može dogoditi
ukoliko mikrob direkto inficira APCs. Drugo, diferencijacija naivnih CD8+ T elija u
funkcionalne CTLs može da zahteva dodatne signale od CD4+ pomonih elija. U sluaju
kada je jak urodjeni imuni odgovor na mikrobe ili je APCs inficirana, CD4+ T pomone elije
možda nisu potrebne. Medjutim, u sluaju kada je urodjeni imuni odgovor na mikrobe slab i kadaAPCs nisu inficirane, kao što je sluaj u latentnim viralnim infekcijama, transplantacijama organa
i tumorima, CD4+ pomone elije su esencijalne za punu aktivaciju CD8+ T elija. Pomone T
elije mogu da sekretuju citokine, kao što je IL-2, koji stimuliše proliferaciju i diferencijaciju CD8+
T elija. Antigenom-stimulisane pomone T elije ekspresuju CD40L koji se vezuje za CD40 na
APCs i aktivira ove
APCs u smislu
poboljšanja efikasno-sti u stimulaciji CD8+
T elija.
Slika 5.32. Uloga kostimu-latora i T elija pomonica udiferencijaciji CD8+ Tlimfocita.
Diferencijacija CD8+ T elija uefektorne citolitine T limfocite (CTL)zahteva prepoznavanje antigena(signal 1) i dodatne stimuluse (signal2). Sekundarne signale moguobezbediti kostimulatori, kao što je B7
molekul, ekspresovan naprofesionalnim APCs (slika A) ili prekocitokina produkovanih od strane CD4+T elija pomonica (slika B). CD4+ T
elije pomonice mogu takoeaktivirati APCs i uiniti ih sposobnim
da stimulišu CTL razvoj, npr.stimulišui ekspresiju B7 molekula.
Pomone T elije takodje promovišu preživljavanje CD8+ T elija, pa prema tome i memorijski
odgovor. Ova uloga CD4+ T elije je prihvaena kao objašnjenje defekta u generisanju CTLs kod
individua inficiranih HIV virusom kod kojih virus inficira i eliminiše jedino CD4+ T limfocite.
Nakon što naivne T elije budu izložene antigenu i kostimulatorima u perifernim limfatinim
oganima, one proliferišu uglavnom kao odgovor na autokrino produkovani IL-2. Antigenima-
stimulisane T elije proliferišu u veoma velikom
intenzitetu obezbedjujui ogromnu populaciju
antigen-specifinih limfocita sa kapacitetom I
sposobnostima da se diferencijraju u efektorneelije (Slika 5.33.).
Slika 5.33. Klonalna ekspanzija T elija.Ekspanzija T elija kao odgovor na infekciju podrazumeva da se neke diferencirajuu efektorne elije, a neke u memorijske elije, dok mnoge umiru. Kinetika i brojelija prikazani na slici su tipini za odgovor CD8+ T elija u slezini miša zaraženogsa virusom.
5.3.2.3. Diferencijacija naivnih CD4+ T elija u efektorne elije
CD4+ T elije mogu da se diferenciraju u podgrupu efektornih elija koje produkuju razliite i
raznovrsne setove citokina, pa prema tome realizuju i razliite efektorne funkcije (Slika 5.34.).
Jedan od najboljih primera specijalizacije adaptivnog imuniteta je sposobnost CD4+ T limfocita da
aktiviraju razliite efektrone mehanizme u odgovoru na razliite mikrobe. Osnova ove specija-
lizacije je heterogenost CD4+ T elija ilustrovana prisustvom podgrupa (T H1, T H2) koje se razlikuju
po nainu kako se indukuju, koje citokine produkuju i koje efektorne mehanizme aktiviraju.
Karakteristike TH1 i TH2 podgrupa efektornih T limfocita
Najbolje definisane podgrupe efektornih T elija CD4+ pomone linije su TH1 i TH2 elije, koje se
odlikuju karakteristinim citokinima: IFN- za TH1; IL-4 i IL-5 za TH2 (Tabela 5.2. i Slika 5.34.).
Populacije pomonih T elija koje se mogu razlikovati na osnovu citokina koje sekretuju su
otkrivene tokom ispitivanja velikog panela kloniranih elijskih linija dobijenih od antigenima-
stimulisanih CD4+ T elja miša. Danas je apsolutno jasno da pojedine T elije mogu daekspresuju razliite mešavine citokina i da postoji mogunost postojanja velikog broja
subpopulacija sa veom heterogenošu obrazca sekrecije citokina, posebno kod ljudi. Bez obzira
na to, u hroninim imunim reakcijama naješe dominiraju ili T H1 i T H2 populacije. Relativna
proporcija ovih elija indukovana tokom imunog dogovora je glavna determinanta zaštitne
funkcije i pataloških konsekvenci odgovora. T H1 i T H2 populacije se najjasnije razlikuju preko
citokina koje produkuju (Tabela 5.12. i Slika 5.34.).
Tabela 5.12. Osobine TH1 i TH2 podgrupa CD4+ T elija pomonica
OSOBINA TH1 PODGRUPA TH2 PODGRUPA
Produkcija citokinaIFN- + + + -
IL-4, IL-5, IL-13 - + + +IL-10 + / - + +
IL-3, GM-CSF + + + +
Ekspresija citokinskihreceptora
IL-12R lanac + + -
IL-18R + + -
Ekspresija hemokinskihreceptora
CCR4 + / - + +CXCR3, CCR5 + + + / -
Ligandi za E- i P-selektin + + + / -
Stimulisani izotipoviantitela
IgG2a (miš) IgE, IgG1 (miš)/ IgG4 (ovek)
Aktivacija makrofaga + + + -(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Do danas nije otkriven ni jedan drugi fenotipski marker koji bi omoguio definitivnu klasifikaciju.
Ove grupe ispoljavaju razlike u ekspresiji razliitih citokinskih receptora, ali ove razliitosti mogu
reflektovati samo aktivacioni status elija i ne moraju biti stabilne. Citokini sekretovani od strane
ovih populacija ne samo da determinišu efektorne funkcije ovih elija, nego takodje participiraju u
razvoju i ekspanziji odredjene podgrupe elija. IFN- sekretovan od strane T H1 elija promoviše
dalje, u autorkinom maniru, diferencijaciju T H1 elija, a inhibiše proliferaciju T H2 elija. Nasuprot
tome, IL-4 produkovan od strane T H2 elija promoviše diferencijaciju ovih elija (kao i nekih
drugih), a inhibiše aktivaciju T H1 elija. Prema tome, svaka podgrupa amplicira sebe samu, a
kros-reguliše u antagonistikom maniru recipronu podgrupu. Iz ovog razloga, kada se imuni
odgovor razvije u pravcu jednog puta postaje poveano polarizovan u tom pravcu, a ekstremnonajvea polarizacije je uoena u hroninim infekcijama ili pri hroninom izlaganju antigenima iz
okruženja kada je imuna stimulacija perzistenta. Ove populacije pomonih T elija pokazuju
razliite obrazce migracije do mesta infekcije, što je
posledica razlika u njihovom vezivanju za selektine
prekursora koji su naivni CD4+ T limfociti, a obrazac
njihove diferencijacije je determinisan stimulusima
prisutnim u ranim fazama toka imunog odgovora.
Najvažniji stimulusi koji indukuju diferencijaciju sucitokini, sa IL-12 kao glavnim inducerom T H1 elija i
IL-4 kao glavniminducerom TH2 elija (Slika 5.35.).
Isti citokini mogu da funkcionišu i kao faktori rasta i
da prouzrokuju ekspranziju specifinih populacija.
TH1 put diferencijacije je odgovor na mikrobe koji
inficiraju ili aktiviraju makrofage, kao i one koji
aktiviraju NK elije. Diferencijacija antigenima-aktiviranih CD4+ Telija u T H1 efektore je stimulisana mnogim intracelularnim bakterijama (Listeria ), nekim parazitima
(Leishmania ) i virusima, i svi oni inficiraju makrofage. Zajednika karakteristika svih ovih
infekcija i uslova imunizacije je što svi mikrobi iniciraju urodjeni imuni odgovor sa produkcijom
IL-12. Neki od mikorba se vežu za tzv. Toll-like receptore (TLRs) na makrofagama i dendritskim
elijama i direktno aktiviraju ove elije da sekretuju IL-12 (Slika 5.36.). Drugi mikrobi mogu da
trigeruju sekreciju IL-12 indirektno, na primer, stimulacijom NK elija da produkuju IFN-, koji
potom može povratno da deluje na makrofage i indukuje sekreciju IL-12. T elije mogu dalje da
pojaavaju produkciju IL-12 preko razliitih CD40L na T elijama koji vezuju CD40 na APCs i
stimulišu transkripciju IL-12 gena. Ovaj citokin je glavni i odgovorni citokin u elijama-
posredovanom imunitetu. On se vezuje za svoje receptore na antigenima-stimulisanim CD4+ T
limfocitima i aktivira transkripcioni faktor STAT4 koji dalje promoviše diferencijaciju T elija u
T H1 elije (Slika 5.35.). Pored toga, drugi transkripcioni faktor, T-bet, takodje ima kljunu ulogu u
razvoju T H1 elija. T-bet se indukuje delovanjem IFN- te se na taj nain omoguavaju
amplifikacioni mehanizmi za odgovore T H1 elija. IFN- takodje promoviše razvoj TH1 elija
Slika 5. 34. TH1 i TH2podvrste CD4+ T elija
stimulišui produkciju IL-12 iz makrofaga, kao i ekspresiju funkcionalnih IL-12 receptora na T
limfocitima.
Diferencijacija TH2 populacije se odvija kao odgovor na helminte i alergene koji prouzrokuju
hroninu stimulaciju T elija, veoma esto bez znaajne indukcije urodjenog imunog odgovora ili
razvoj T H2 elija. (Slika5.35). Drugi transkripci-
oni faktor, GATA-3, tako-
dje ima važnu ulogu u
razvoju TH2 elija, jer sti-
muliše transkripciju gena
za citokine koje produkuju
T H2elije. GATA-3 možebiti produkovan kao odgo-
vor na prepoznavanje anti-
gena, a njegova produkcija
može biti pojaana preko
IL-4, te se tako omoguava
amplifikacija mehanizama
za T H2 odgovore.
Slika 5.35. Razvoj TH1 i TH2 podvrsta CD4+ pomonih T elija.Citokini produkovani u uroenom imunom odgovoru na mikrobe ili rano u adptivnom imunom odgovoru utiu na diferencijaciju naivnih CD4+ T elijau TH1 i TH2 elije. IL-12 produkovan od strane aktiviranih makrofaga i dendritskih elija, indukuje razvoj TH1 elija preko STAT4-zavisnog puta. IL-4koga uglavnom produkuju same T elije, favorizuje indukciju TH2 elija STAT6-zavisnog puta. Transkripcioni faktor T-bet, produkovan kao odgovor
na IFN- pojaava TH1 odgovor, a GATA-3 je odgovoran za diferencijaciju TH2 elije. Drugi citokini koji mogu uticati na diferencijaciju pomonih Telija nisu prikazani na ovoj slici.
Pored citokina i neki drugi stimulusi mogu da utiu na obrazac diferencijacije pomonih T elija.
Ovi stimulusi su koliina antigena i kostimulatora koji su ekpresovani na APCs. Pored toga,
genetika osnova elije domaina je veoma važna determinanta obrazca diferencijacije T elija
Slika 5.36. Uloga IL-12 i IFN- u elijama-posredovanom imunom odgovoru. APCs sekretuju IL-12 kao odgovor na produkte mikroba kao
što su lipopolisaharidi (LPS). NK elije, T elije i CD40 elije
produkuju IFN-. IL-12 stimuliše diferencijaciju CD4+ T elija
pomonica u TH1 efektorne elije, koje produkuju IFN-, a kojipotom »povratno« aktivira makrofage da fagocitiraju mikrobe ida sekretuju još više IL-12.
Efektorne funkcije TH1 i TH2 pomonih T elija
Glavna efektorna funkcija TH1
elija je fagocitima-posredovana odbrana
od infekcije, posebno inicirane
intraceluarnim mikroorganizmima (Slika5.37.). IFN- produkovan iz T H1 elija
stimuliše mikrobicidnu aktivnost fago-
cita te tako promoviše intracelularnu
destrukciju fagocitovanog mikroba.
IFN- takodje stimuliše produkciju IgG
antitela koje ima sposobnost
opsonizacije i fiksacije komplementa,
ime se promoviše fagoctoza.
Slika 5.37. Efektorne funkcije TH1 elija.CD4+ T elije koje se diferenciraju u TH1 elije sekretuju IFN-,
limfotoksine (LT), TNF i IL-2. IFN- deluje na makrofagepoveavajui sposobnost fagocitoze i ubijanja mikroba ufagolizozomima, a na B limfocitima stimulišu produkciju IgG antitela,
sposobnog da opsonizira mikrobe i promoviše fagocitozu. LT i TNF
aktiviraju neutrofile i stimulišu inflamaciju. IL-2 je autokrini faktor rasta produkovan od strane TH1 podvrste T elija.
Glavna efektorna funkcija TH2 elija je u imunim reakcijama posredovanim IgE i eozinofilima
ili mastocitima (Slika 5.38.). Ove reakcije su indukovane preko IL-4, IL-5 i IL-1. T H2 elije su
odgovorne za odbranu od infekcija helmintskim parazitima, kao i za alergijske reakcije. Antitela
je razvoj T H2 elija asociran sadeficijencijom u elijama-
posredovanom imunitetu na
infekcije intracelularnim mikrobima
kao što su Leishmania i
mikobakterija.
Slika 5.38. Efektorne funkcije TH2 elija.CD4+ T elije koje se diferenciraju u TH2 elije sekretuju IL-4 iIL-5. IL-4 deluje na B elije i stimuliše ih na produkcijuantitela, kao što je IgE koji se vezuje za mastocite. IL-4deluje i kao autokrini faktor rasta i diferencijacije TH2 elija.IL-5 aktivira eozinofile. Citokini poreklom iz TH2 elija takoe
inhibišu aktivaciju makrofaga, kao i TH1-posredovane reakcije
5.3.2.4. Diferencijacija naivnih CD4+ T elija u citoliti ne T elije (CTLs)
Naivne CD8+ T elije se diferenciraju u CTLs koje su efektorne T elije sposobne da prepoznaju iunište ciljne elije koje ekspresuju strane antigene peptide asocirane sa klasom I MHC molekula.
Diferencijacija pre-CTLs elija u aktivne CTL elije ukljuuje »sklapanje i ukljuivanje« mašinerije
elijom koja prezentuje antigene, inicijatore odgo-
vora. Da bi locirali mikrobe na bilo kom mestu, T
elije koje su se razvile u limfoidnim organima, kao
što su limfni vorovi, i ušle u cirkulaciju, treba da
napuste vaskularni prostor i da stignu do mesta
infekcije. Usmerena migracija efektornih T limfo-cita na mesto infekcije je deo generalnog procesa
regrutacije leukocita na mesto infekcije, a kao neto
rezultat je razvijanje lokalne inflamatorne reakcije.
Migracija leukocita do mesta infekcije je stimulisana
citokinima koji indukuju ekspresiju adhezionih
molekula na endotelijalnim elijama, kao i
hemotaksiju leukocita (Slika 5.39.). Citokini se
produkuju od strane makrofaga i endotelnih elija
stimulisanih produktima mikroba, a i kasnije u
reakciji odgovora T limfocita na antigen. Najvažniji
citokini u ovoj reakciji su TNF, IL-1 i hemokini.
Efektorni T limfociti ekpresuju adhezione molekule i
hemokinske receptore koji promovišu migraciju
elija do mesta infekcije i inflamaciju. Ova migracija
je posredovana istim adhezionim molekulima,
selektinima i integrinima, odgovornim za migraciju
leukocita kroz ctokinima-aktivirani endotel.
Slika 5.39. Migracija i zaostajanje (retencija) efektornih i memorijskih Telija na mestu infekcije.Prethodno aktivirane efektorne i memorijske T elije migriraju kroz endotel koji je
aktiviran preko citokina (npr. TNF) produkovanih na mestu infekcije. Uekstravaskularnim tkivima T elije koje specifino prepoznaju antigen su aktivirane i
zadržane, dok se T elije koje ne prepoznaju antigen vraaju u cirkulaciju, uglavnompreko limfatinih sudova (nije pokazano na slici).
Migracija efektornih T elija iz cirkulacije do perifernih mesta infekcije je u najveoj meri i najveem
broju sluajeva nezavisna od antigena, ali elije koje prepoznaju antigen u ekstravaskularnom tkivu
imaju tendenciju da se tu i zadrže (Slika 5.39.). Migracija elija kroz krv i limfatine sudove je
kortrolisana uglavnom adhezionim molekulima, a ne vezivanjem za antigene receptore. Prema
tome, proces migracije rezultira regrutovanjem cirkulišuih efektornih T elija na meto infekcije,bez obzira na antigenu specifinost. Ova adheziono-zavisna migracija osigurava da e maksimalno
Slika 5.40. Aktivacija i funkcionisanjemakrofaga u elijama-posredovanomimunitetuMakrofagi se aktiviraju interakcijom CD40L-CD40 i
preko IFN- , i tako aktivirani ubijaju mikrobe, stimulišu
inflamaciju i poveavaju antigen-prezentujui kapacitetelija.
Efektorne funkcije akiviranih makrofaga
Kao odgovor na CD40 signale i IFN-, poveava se produkcija razliitih aktivnih molekula koji e
estvovati u efektornim reakcijama uništavanja mikroba. Ligacija CD40 aktivira transkripcione
faktore NF-kappaB i AP1, a IFN- aktivira transkripcione faktore STAT1 i IRF-1. Kao rezultat ovih
signala aktivirani makrofagi produkuju poveanu koliinu proteina odgovornih za efektorne
funkcije ovih elija u imunom odgovoru posredovanom elijama (Slika 5.40. i Tabela 5.13.).
Tabela 15. 13. Aktivacija i funkcija makrofaga u elijama-posredovanom imunitetu
ODGOVOR MAKROFAGA ULOGA U ELIJSKOM IMUNOM ODGOVORU
Produkcija reaktivnog kiseoninogposrednika, azot oksida, poveava nivo
lizozomalnih enzima
Uništavanje mikroba u fagolizozomima( efektorna funkcija makrofaga)
Sekrecija citokina( TNF, IL-1, IL-2)
TNF, IL-1: regrutacija leukocita(inflamacija)
IL-12: diferencijacija TH1, produkcija IFN-
Poveana ekspresija B7 kostimulatoraMHC molekula
Poveana aktivacija T elija (amplifikacija)
(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Efektorne funkcije aktiviranih makrofaga ukljuuju sledee:
Aktivirani makrofagi ubijaju fagocitovani mikrob uglavnom produkujui mikrobicidne
reaktivne kiseonine radikale/intermedijere, azot-oksid i lizozomalne enzime (ovi mehanizami su
detaljno objašnjeni u poglavlju o Efektornim mehanizmima urodjenog imunog odgovora) . Aktivacija
makrofaga poveava potrošnju kiseonika i vodi ka produkciji reaktivnih kiseoninih radikala iazot oksida koji su veoma potentni mikrobicidni agensi koji se produkuju u lizozomima i sposobni
su da ubiju ingestirane mikrobe. Pored toga, aktivirani makrofagi sadrže poveanu koliinu
lizozomalnih enzima koji uništavaju fagocitovani mikroorganizam nakon fuzije fagozoma sa
lizozomima. Pored toga, reaktivni kiseonini radikali, azot oksid i lizozomalni enzimi mogu biti
otpušteni u okolno tkivo gde takodje ubijaju mikrobe, ali ekstracelularne, ali mogu prouzrokovati i
ošteenje normalnog, neinficiranog tkiva.
Aktivirani makrofagi stimulišu akutnu inflamaciju preko sekrecije citokina, uglavnom TNF, IL-1 i hemokina, kao i kratko-živeih lipidnih medijatora kao što su trombocita-aktivirajui faktor,
prostaglandini i leukotrijeni. Kolektivno delovanje ovih makrofagima produkovanih citokina i
Growth Factor- TGF-) i formiranje novih krvnih sudova ili angiogenezu (faktor rasta fibroblasta;
engl. Fibroblast Growth Factor - FGF). Prema tome, aktivirani makrofagi imaju funkciju
«endogenog hirurga« koji »obradjuje« rane, eliminiše antigen i sanira inflamatornu reakciju.
Uloga TH2 elija i eozinofila u odbrani uperenoj protiv helminata
TH2 elije indukuju inflamatorne reakcije u kojima dominiraju eozinofili i mastociti (Slika 5.38.).
Ovaj tip imunog odgovora fukcioniše u smislu eliminacije infekcije izazvane helmintima, a takodje
može imati ulogu i u odbrani uperenoj protiv nekih ektoprazita. Helminti su previše veliki da bi
bili fagocitirani i rezistentniji su od veine bakterija i virusa na mikrobicidne efektorne mehanizme
aktiviranih makrofaga. Imuni odgovor uperen protiv helminata se sastoji uglavnom od T H2 elija
koje sekretuju IL-4, IL-5 i IL-13. IL-4 i IL-13 stimulišu produkciju IgE antitela koja su specifini
opsonini helminata. IL-5 aktivira eozinofile koji se razliitim Fc receptorima (specifinim za
teški lanac) vezuju za IgE-obložene helminte. Vezivanje aktivira eozinofile i oni oslobadjaju sadržaj
svojih granula (tzv. degranulacija eozinofila), ukljuujui veliki bazini protein i veliki
katjonski protein, koji imaju spsobnost da unište ak i veoma vrst integument helminta.
Mastociti takodje ekspresuju Fc receptor i reaguju na IgE-asocirane antigene
degranulacijom. Granule mastocita sadrže vasoaktivne amine, citokine kao što je TNF, kao i
lipidne medijatore koji indukuju lokalnu inflamatornu reakciju. Pored navedenih efektornih
reakcije, TH2 elije inhibišu elijama-posredovani imuni odgovor preko citokina koji supresujuaktivaciju makrofaga (videti ranije u poglavlju o Citokinima ). Ova uloga T H2 elija se ostvaruje
Intracelularni mikrobi koji se na neki nain nadju izvan fagozoma ne mogu biti eliminisani T elijama-posrednom aktivacijom fagocita. Jeidni nain da se iskoreni uspostavljna infekcija ovim
mikrobima je ubijanje inficirane elije citolitinim T limfocitima (CTLs). Ovo ubijanje inficirane
elije od strane CTLs je antigen specifino i kontakt-zavisno. CTLs ubijaju ciljne elije koje ekspre-
suju iste antigene (asocirane za klasu I molekula) koji
su inicirali proliferaciju i diferencijaciju pre-CTLs, ali ne
ubijaju okolne neinficirane elije koje ne ekpresuju ovaj
antigen. I ne samo to, nego ak ni CTLs same nisu
ošteene tokom ubijanja ciljne elije koja ekspresuje
antigen. Ova specifinost u funkcionisanju CTLs
osigurava da normalne elije ne budu ubijene u CTLs-
reakciji protiv inficiranih elija. Ovo visoko-specifino
ubijanje se dešava zbog toga što je aktivnost CTLs
inicirana fizikim kontaktom sa njihovim targetnim
elijama i usmerena je ka ciljnoj eliji. Proces ubijanja
ciljne elije od strane CTLs se sastoji od prepoznavanja
dodira/udara« koji ubija ciljnu eliju i otpuštanja CTLs
(Slika 5.41.).
Slika 5.41. Faze u CTLs / posredovanoj lizi ciljnih elija.CTLs prepoznaju antigen-ekspresujue ciljne elije i aktiviraju se, što rezultira oslobaanjemgranula iji je sadržaj smrtonosan za ciljne elije. Formiranjem konjugata izmeu CTL i ciljne
elije takoe zahteva interakciju izmeu akcesorne molekule (LFA-1, CD 8) na CTL ispecifinih liganada na ciljnim elijama (nije prikazano).
Prepoznavanje antigena i aktivacija CTLs
CTLs se vezuju za ciljnu eliju koristei receptor za antigen i akcesorne molekule, kao što su CD8
i LFA-1 integrin. Da bi bila efikasnije prepoznata od strane CTLs, ciljna elija mora da ekspresuje
klasu I MHC molekula u kompleksu sa peptidima (kompleks ima ulogu liganda za receptor na T
elijama i CD8 koreceptor), kao i intercelularni adhezioni molekul-1 (glavni ligand za LFA-1integrin). U konjugatu, CTL-ciljna elija, receptor za antigen na CTL prepoznaje MHC-asocirani
peptid na ciljnoj eliji. Ovo prepoznavnja indukuje grupisanje/klastering (engl. clustering)
receptora na T elijam u sinapsu i generiše biohemijske signale koji aktiviraju CTL. Biohemijski
signali su identini onima kojima se aktiviraju T elije pomonice (videti ranije u tekstu o
prepoznavanju i aktivaciji T limfocita). Kostimulatori i citokini koji su neophodni za diferencijaciju
naivnih CD8+ elija, nisu neophodni za iniciranje funkcje CTLs, odnosno za uništavanje ciljne
elije. Prema tome, kada su CD8+ specifine za dati antigen diferencirane u potpuno funkcionalneCTLs, one mogu ubiti/uništiti bilo koju nukleiranu eliju koja iskazuje antigen.
Ubijanje ciljne elije od strane CTLs
Nakon prepoznavanja targeta od strane CTLs, narednih nekoliko minuta, targetna elija prolazi
kroz promene koje e indukovati njenu smrt apoptozom. Smrt ciljne elije nastupa 2 do 6 sati i to
ak i ako se CTL odvoji od ciljne elije, pa stoga CTLs »isporuuju smrtonosan dodir/udar/hitac«
(engl. »kiss and death« contact) koji rezultira citolizom cilje elije, te ona umire. Osnovni mehanizam
CTL-posredovane citolize je isporuivanje citotoksinih proteinskih granula koje e inicirati apoptozu
ciljne elije (Slika 5.42.).
Slika 5.42. Aktivacija i funkcijamakrofaga u elijama-posredo-vanom imunitetuCitolitini T limfociti (CTLs) ubijaju targetelije preko dva glavna mehanizma:(1) Perforin se egzocitozira u CTLgranulama, polimerizuje se i gradi poru uplazma membrani ciljnih elija. Granzimise takoe egzocitiraju u CTL granulama,
ulaze u ciljne elije preko perforinskih porai indukuju apoptozu ciljne elije.Fas ligand (FasL) se ekspresuje na
aktiviranim CTL, vezuje Fas na površiniciljnih elija i indukuje apoptozu
Kada receptor za antigen na citotoksinim T limfocitima (CTL) prepozna MHC-asocirane
peptide na ciljnoj eliji, citoskelet CTL se reorganizuje tako da se mikrotubularno organizovani
centar CTL pomera u zonu citoplazme blizu kontakta sa ciljnom elijom. Takodje, citoplazmatine
granule CTL se nakupljaju i koncentrišu u istom regionu, membrana granula se fuzioniše sa
membranom CTL, a fuzija membrana rezultira egzocitozom granula na površinu ciljne elije.Granule CTLs i NK elija sadrže nekoliko molekula koji uestvuju u elijskoj apoptozi:
koji ima ulogu da poveže kompleks granizima i perforina). I granizimi i perforini su neophodni
za efikasno ubijanaje ciljne elije. Poznato je da perforini mogu funkcionisati i u olakšavanju
isporuivanja granizima na membranu ciljne elije, ali nema potvrde o preciznom mehanizmu.Prema jednom modelu, perforini se mogu polimerizovati i formirati vodene pore na membrani
ciljne elije kroz koje granizimi mogu da udju u ciljnu eliju, ali nije potvrdjeno da je ovaj proces
kritian za CTL-posredovano ubijanje ciljne elije. Prema dugom modelu, kompleks granizima,
perforina i serglicina se izbaci/ispali na ciljnu eliju i internalizuje se u endozome receptorom-
posredovanom endocitozom Perforin može da deluje na endozomalnu membranu u smislu
olakšavanja otpuštanja granizima u citoplazmu ciljne elije. Granizimi dospeli u citoplazmu
cepaju razliite substrate i inicraju apoptotiku smrt ciljne elije. Neki granizimima indukovani
signalni putevi koji posreduju u apoptozi ukljuuju kaspaze, a neki ne (npr. granizim B aktivira
kaspazu-3, dok se smatra da granizimi A i C indukuju apoptozu u maniru nezavisnom od
kaspaza).
Još jedan mehanizam CTLs-posredovanog uništavanja ciljnih elija je interakcija
membranskih molekula na CTLs i targetnim elijama. Nakon aktivacije CTLs ekspresuju Fas
ligand - FasL , membranski protein, koji se se vezuje za svoj ciljni protein, Fas protein,
ekspresovan na mnogim tipovima elija. Ova interakcija aktivira signaling preko kaspaza i
indukuje se apoptoza ciljnje elije.
U infekcijama uzrokovanim intracelularnim mikrobima ubilaka aktivnost CTLs je veoma
važna za iskorenjivanje rezervoara infekcije. Pred toga, kaspaze aktivirane granizimima i FasL
cepaju mnoge supstrate (nukleoproteine, enzime koji degradiraju DNK), ali ne prave razliku
izmedju proteina mikroba i proteina elije domaina. Prema tome, aktiviranjem puteva
apoptotike smrti u ciljnoj eliji CTLs može da inicira destrukciju mikrobijalne DNK, kao i genoma
ciljne elije, i na taj nain eliminiše potencijalno infektivnu DNK. Nakon isporuivanja letalnog
udarca CTLs se odvaja od ciljne elije. Ovaj proces može biti facilitiran smanjenjem afiniteta
akcesornih molekula za njihove ligande i esto se dešava ak i pre nego što ciljna elija pone da
umire. CTLs nije ošteena tokom procesa ubijanja ciljne elija. Najverovatniji razlog tome je što
Humoralni imunitet je posredovan sekretovanim antitelim i njegova fiziološka funkcija je odbrana
uperena protiv ekstracelularnih mikroorganizama i njihovih toksina. Tipovi mikroba protiv kojih
su upereni mehanizmi humoralnog imunog odgovora su razne ekstracelularne bakterije, gljive, paak i obligatni intracelularni mikrobi kao što su virusu koji su target za anititela pre nego što
inficiraju elije domaina ili ukoliko se sekretuju iz inficirane elije. U ovom poglavlju e biti dat
pregled efektornih mehanizama koje koriste antitela da eliminišu antigene. Sama struktura
antitela, kao i proces produkcije antitela od strane B limfocita opisan je ranije (delovi 3 i 4).
5.4.1. Pregled humoralnog imunog sistema
Efektorne funkcije antitela su neutralizacija i eliminacija infektivnih mikroba i njihovih
toksina, Fc-receptor zavisna
fagocitoza i opsonizacija i
aktivacija sistema komplementa
(Slika. 5.43.). Antitelima-posredo-
vana eliminacija antigena zahteva
prisustvo drugih efektornih sistema
kao što su fagociti i sistem
komplementa. Pre nego što budu
opisane pojedini efektorni meha-
nizmi korisno je sumirati
najvažnije karakteristike efekto-
rnih funkcija antitela.
Slika 5.43. Efektorne funkcije antitela. Antitela protiv mikroba (i njihovih toksina, ali oni ovde nisu
prikazani) neutrališu ove štetne agense; opsonizuju ih zafagocitozu i od antitela-zavisnu elijama-posredovanu citoto-ksinost, kao i aktivaciju komplementa. Ove razliite
efektorne funkcije mogu biti posredovane razliitimizotipovima antigena.
Antitela produkuju B limociti i plazma elije limfoidnih organa i kosne srži, ali antitela
obavljaju svoje efektorne funkcije na mestima udaljenim od mesta njihove produkcije.
Anitetela koja posreduju zaštitni imunitet mogu biti produkovana od strane dugo-živeih
plazma elija generisanih prethodnim susretom sa antigenom, i/ili u sekundarnom imunom
odgovoru aktivacijom memorijskih B elija.Mnoge efektorne funkcije antitela su posredovane teškim lancem konstantnog regiona
i l b li (I ) l k l li i i i i i k l b lj j li i f k
Slika 5.44. Neutralizacija mikroba injihovih toksina antitelima.A – Antitela spreavaju vezivanje mikroba zaelije i prema tome blokiraju sposobnost mikroba
da inficiraju eliju domaina.B – Antitela inhibišu širenje mikoba od inficiraneelije.
C - Antitela blokiraju vezivanje toksina za elije,te prema tome inhibišu patološke efekte toksina.
Antitelima-posredovana neutralizacija mikroba i toksina zahteva jedino antigen-vezujui region
antitela. Ovakva neutralizacija može biti posredovana antitelima bilo kog izotipa u cirkulaciji i
mukoznim sekretima, a eksperimentalno može biti posredovana sa Fab ili F(ab’)2 fragmentima
specifinih antetala. Veina antitela za neutralizaciju u krvi su IgG izotipa, dok su u mukoznim
organima to IgA izotip. Najefikasnija antitela za neutralizaciju su ona koja imaju visoki afinitet za
svoje antigene. Ovakva antetela visokog afiniteta za svoje antigene se produkuju u procesu
afinitetne maturacije. Mnoge profilaktike vakcine funkcionišu tako što stimulišu produkciju
Opsonizacija i fagocitoza posredovanaIgM i IgG antitelima, direktno ili
sekundarno ( preko aktivacijekomplementa)
(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
5.4.3. Antitelima-posredovana opsonizacija i fagocitoza
Antitela IgG izotipa oblažu (opsonizuju) mikrobe i promovišu njihovu fagoctozu vezujui se za Fc
receptor fagocita. Mononukelarni fagociti i neutrofili ingestuju mikrobe i pripremaju ih zaintraelijsko ubijanje i degradaciju. Ovi fagociti ekspresuju površinske receptore koji direktno
vezuju mikrobe i fagocitiraju ih ak i bez prisustva anitetela, što je jedan od mehanizama
urodjenog imuniteta (videti poglavlje 5.2.). Efikasnost ovog procesa je veoma poveana ukoliko
fagociti mogu da vezuju partikule sa velikim afinitetom (Slika 5.45.). Mononukearni fagociti i
neutrofili ekspresuju receptor za Fc deo IgG antitela kojim se specifino vezuju za antitelima-
obložene (opsonizovane) partikule. Mikrobi takodje mogu biti opsonizovani i sa C3b produktom
aktivacije sistema komplementa i fagocitirane od strane leukocita koji se vezuju za C3b.
Slika 5.45. Neutralizacija mikro-ba injihovih toksina antitelima.A – Antitela odredjenih IgG podklasa koja se
vezuju za mikrobe bivaju prepoznata od straneFc receptora na fagocitima. Signalni putevi od Fcreceptora promovišu fagocitozu opsonizovanog
mikroba i aktiviraju fagocite da unište fagoci-tovani mikrob.
5.4.3.1. Fc receptor fagocita
Fc receptor na leukocitima promoviše fagocitozu opsonizovanih partikula i daje/emituje signale koji
stimulišu mikrobicidne aktivnosti leukocita. Fc receptori za razliite izotipove teškog lanca Ig su
ekpresovani na mnogim leukocitima i imaju veoma raznovrsne funkcije (Tabela 5.16.).
FcR AFINITET ZA IMUNOGLOBULIN DISTRIBUCIJA ELIJA FUNKCIJA
FcRI(CD64)
Visok (Kd ~ 10-9 M); vezuje IgG1 i IgG3;može vezivati monomer IgG
Makrofage, neutrofili;kao i eozinofili
Fagocitoza; aktivacija fagocita
FcRIIA(CD32)
Nizak (Kd ~ 0.6 - 2.5 x 10-6 M) Makrofage, neutrofili;
Eozinofili, trombociti
Fagocitoza; aktivacija elija
(neefikasna)
FcRIIB(CD32)
Nizak (Kd ~ 0.6 - 2.5 x 10-6 M) B limfociti Inhibicija B elija mehanizmompovratne sprege
FcRIIIA(CD16)
Nizak (Kd ~ 5 x 10-5 M) NK elije Antitelo- zavisna elijamaposredovana citotoksinost
FcRIIIB(CD16)
Nizak (Kd ~ 0.6 - 2.5 x 10-6 M);
GPI- vezani protein
Neutrofili, druge elije Fagocitoza
(neefikasna)
FcRI Visok (Kd ~ 10-10 M);vezuje monomer IgE
Mastociti, bazofili,eozinofili
elijska aktivacija(degranulacija)
FcRII(CD23) Nizak (Kd ~ 10-7 M)
B limfociti, eozinofili,Langerhansove elije
Nepoznata
FcR(CD89)
Nizak (Kd ~ 10-6 M) Neutrofili, eozinofili,monociti
Aktivacija elija ?
(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Od svih ovih receptora oni koji su najvažniji za fagocitozu opsonizovanih partikula su receptori za
teški lanac IgG nazvani Fc
. Fagocitoza IgG-obloženih partikula je posredovana vezivanjem Fc
dela molekule antitela koje je opsonizovalo mikrob za Fc receptor fagocita. Podtipovi IgG koji senajbolje vezuju za ove receptore (IgG1 i IgG3) e najefikasnije promovisati fagocitozu. Vezivanje
opsonizovanih partikula za Fc receptor fagocita, posebno FCRI aktivira fagocite razliitim
signalima ostvarenim od Fc receptora ukljuivanjem razliitih signalnih puteva. Posledica je
aktivranje tirozin kinaza u fagocitima koje stimulišu produkciju mikrobicidnih molekula. Pored
toga, stimuliše se fagocitna oksidaza, enzim koji katalizuje intracelularno generisanje reaktivnih
kiseoninih intermedijera koji su toksini za fagocitovane mikrobe. Pored toga, leukociti sa
aktiviranim Fc receptorom sekretuju hidrolitike enzime i reaktivne kiseoni
ne intermedijere ueksternalno okruženje te su na taj nain sposobni da uništavaju mikrobe koji su previše veliki
da bi bili fagocitirani. Ovi isti toksini produkti mogu oštetiti i okolno, neinficirano tkivo
organizma domaina, te je ovaj mehanizam antitelima-posredovanog ošteenja tkiva veoma važan
kod bolesti hipersenzitivnosti.
Ekspresija FCRI na makrofagama je stimulisana IFN- Izotipovi antetela koja najbolje
vezuju FC receptore su produkovana kao rezultat IFN-posredovane stimulacije “swhitchinga”izotipova. Pored toga, kao što je ranije pomenuto (poglavlje 5.3.) IFN- direktno stimuliše
mikrobicidnu aktivnost makrofaga te je stoga IFN odlian primer citokina koji ima multiple efe
mikrobicidnu aktivnost makrofaga, te je stoga IFN- odlian primer citokina koji ima multiple efe-
kte koji funkcionišu kooperativno u jednom mehanizmu odbrane, eliminaciji mikroba fagocitozom.
5.4.3.2. elijama-posredovana citotoksi nost koja zavisi od antitela
NK elije i drugi leukociti se preko Fc receptora vezuju za antitelima-obložene elije i uništavaju ih.
Ovaj proces se naziva od antitela-zavisna elijama-posredovana citotoksinost (engl. Antibody-Dependent Cell-mediated C ytotoxicity – ADCC). Prvi put je opisana kao funkcija NK elija koje
koriste svoj Fc receptor, FcRIII, da se vežu za antitelima-obložene elije. FcRIII je receptor malog
afiniteta koji vezuju grupisane IgG molekule na površini elije, ali ne vezuje slobodne, cirkulišue
monomenre IgG. Prema tome, ADCC se ispoljava iskljuivo ukoliko je elija obložena molekulima
antitela, a slobodni, cirkulišui plazma IgG monomer, niti aktivira NK elije, niti kompetituje
efektivno sa IgG grupisanim na površini elija u vezivanju za FcRIII. Zauzimanje FcRIII sa
antitelima-obloženim elijama aktivira NK elije da sintetišu i sekretuju citokine (IFN-), kao i da
izbacuju sadržaj kojim se posreduje ubilaka funkcija ovih elija (videti ranije u poglavlju 5.2.).
Eozinofili posreduju specijalan
tip ADCC uperen protiv nekih
helmintskih parazita (Slika
5.46.).
Slika 5.46. Od antitela zavisna elijama-posredna citotoksinost.A – Antitela odredjenih IgG podklasa koja se vezuju zaelije (inficirane elije) i Fc region vezanog antitela bivaprepoznat od strane Fcg receptora NK elija. NK elije
se aktiviraju i ubijaju antitelima-obloženu eliju.B – IgE anitetla se vezuju za helmintske parazite, a Fc
region vezanog antitela biva prepoznat od strane Fc
repceptora na eozinofilima. FcRI-indukovani signalniputevi aktiviraju odgovor eozinofila u smislu izbacivanja
saržaja njihovih granula kojima se ubijaju paraziti.
Helminti su previše veliki da bi bili “progutani” od strane fagocita, a njihov integument je relativno
rezistentan na mikrobicidne produkte neutrofila i makrofaga, ali oni mogu biti ubijeni baznim
proteinom prisutnim u granulama eozinofila. IgE oblaže helminte, a eozinofili mogu da se vežu za
IgE preko svojih Fc receptora, FcRI. Eozinofili se aktiviraju preko FcRI-indukovanih signala i
otpuštaju sadržaj svojih granula, što kulminira ubijanjem helminta.
kako bi se generisali enzimi sa proteolitikom aktivnošu. Kaskadni tip proteolize
omoguava neverovatno veliku amplifikaciju zbog toga što svaki enzimski molekul koji je
generisan/aktiviran u jednoj fazi može da generiše multiple-aktivirane enzimske molekule
u narednoj fazi.
Produkti aktivacije komplementa dobijaju sposobnost da se kovalentno vežu za površinu elije
mikroba ili antitelo vezano za mikrobe ili za druge antigene. U cirkulišuoj formi (fluidnoj
fazi) proteini komplementa su ili inaktivni ili prolazno aktivni (na sekunde), a oni postajustabilno aktivni nakon što se zakae za mikrobe ili antitela. Mnogi produkti razgradnje
komponenti sistema komplementa se takodje kovalnetno vezuju za mikrobe i antitela.
Aktivacija komplementa je inhibisana regulatornim proteinima koji su prisutni na normalnoj
eliji domaina, a nema ih na površini elija mikroba. Regulatorni proteini su adaptacija
normalnih elija koja minimizira komplementom-posredovana ošteenja elija domaina.
Mikorbima nedostaju ovi regulatorni proteini, te to dozvoljava aktivaciju komplementa koja
se dešava na površini mikroba.
5.4.4.1. Putevi aktivacije komplementa
Postoje tri osnovna puta aktivacije komplementa: klasini put, koji se aktivira odredjenim
izotipovima antitela vezanim za antigene; alternativni put, koji se aktivira molekulama i/ili grupama
molekula na površinim elija mikoba i u odsustvu antitela; lektinski put, koji se aktivira vezivanjem
plazma lektina za manozne ostatke na mikobima (videti Sliku 5.26. u poglavlju ). Iako su puteviaktivacije komplementa razliiti, svi oni generišu enzimske komplekse koji su sposobni da
“cepaju” najizraženiji protein sistema komplementa C3 Kao što je ranije napomenuto alternativni
Centralni dogadjaj u aktivaciji komplemeta je proteoliza komplementnog proteina C3 da bi se
generisao biološki aktivan produkt, a potom posledino kovalentno vezivanje C3b koji je produkt C3
za površinu mikroba ili antitelo vezano za antigen (Slika 5.47.). Aktivacija sistema komplementa sesastoji od ranijih faza koje rezultiraju proteolizom C3, i kasnijih faza koje vode formaciji prote-
inskog kompleksa koji lizira
eliju. U ranijim fazama
aktivacije komplementa gene-
rišu se dva proteolitika
produkta C3, tzv. C3a i C3b
(prema konvenciji proteolitiki
produkti se identifikuju malim
slovima u sufiksu, pri emu se
“a” odnosi na manji produkt, a
“b” na vei).
Slika 5.47. Ranije faze - “koraci” aktivacijekomplemenata u alternativnom i klasinomputu. Alternativni put (A) se aktivira vezivanjem C3b zarazliite površine, kao što je mikrobijalni elijski zid.Klasini put (B) je iniciran vezivanjem C1 zaantigen-antitelo kompleks. C3b nastaje dejtvom C3
konvertaze, vezuje se za elijske površine mikrobaili za antitela i postaje komponenta enzima kojicepaju C5 (C5 konvertaze) i iniciraju kasnije korakeaktivacije komplementa. Kasniji koraci oba puta suisti (nije prikazano na slici), a i aktivacija
komplemenata preko oba puta ima iste funkcije.
C3b se kovalentno vezuje za površinu elije mikroba ili za molekulu antitela, te se tako aktivira a
potom vezuje ostale proteinske kompontente sistema komplementa, aktivira ih i iniciraju se
kasnije faze u aktivaciji sistema komplementa.
Alternativni put
Alternativni put aktivacije komplementa rezultira proteolizom C3 i stabilnim vezivanjem produkta
C3b za površinu elija mikroba (Slika 5 48 i Tabela 5 17 ) Solublilni C3 u plazmi normalno poka-
C3b za površinu elija mikroba (Slika 5.48. i Tabela 5.17.). Solublilni C3 u plazmi normalno poka
zuje sporu i spontanu hidrolizu sopstvenih internalnih tioestarskih veza, što vodi formiranju C3b.
Mala koliina nastalog produkta
C3b može kovalentno da se vezuje
za površinu elija mikroba. Na
površini mikroba C3b vezuje FaktorB (plazma protein) koji se cepa
delovanjem serin-proteaze iz plazme
koja se zove Faktor D i generiše se
fragment Bb koji ostaje zakaen za
C3b, a manji fragment, Ba, se
otpušta. Kompleks C3bBb je C3
konvertaza alternativnog puta i
funkcioniše tako da cepa još više
molekula C3. Bez obzira što se
formira u kaskadnom putu, C3b i
dalje može da formira kompleks sa
Bb koji je sposoban da razlaže još
više C3 molekula.
Slika 5.48. Alternativni put aktivacije komple- menta.
Solubilni C3 u plazmi pokazuje sporu i spontanu hidrolizusopstvenih internalnih tioestarskih veza, što vodi formacijifluidne-faze C3 konvertaze i formiranju C3b. Kada je C3b
odložen na površinu mikroba, vezuje se za faktor B i obrazujealternativni put C3 konvertaze. Ova konvertaza cepa C3 iprodukuje sve više C3b, koji se vezuje za mikrobijalnepovršine i uestvuje u formiranju C5 konvertaze. C5
konvertaza cepa C5 i nastaje C5b, što predstavlja inicijalni
dogaaj u kasnijim koracima aktivacije komplemenata.
Prema tome C3 konvertaza alternativnog puta amplifikuje aktivaciju komplementa bilo da se
aktivira alternativnim ili klasinim putem. Kada se C3 razgradi, C3b ostaje zakaen za eliju, a
C3a se otpušta i ima specifine biolške aktivnosti.
Tabela 5.17. Proteini Alternativnog puta aktivacije komplementa
kD; -subjedinica 75 kD) 1000-1200C3b vezuje se za površinu mikroba, gde
funkcioniše kao opsonin i kao komponenta C3 iC5 konvertaza.
C3a stimuliše inflamaciju (anafilatoksin)
Faktor B 93 kD monomer 200 Bb je serin proteaza i aktivan enzim C3 i C5konvertaza
Faktor D 25 kD monomer 1-2 Serin proteaze iz plazme razdvajaju faktor B,kada je on vezan za C3b
ProperdinI
Gradi ga više od etiri 56 kDsubjedinica
25 Stabili zaci ja C3 konvertaza (C3bBb) na površinimikroba
(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Stabilna aktivacija alternativnim putem odvija se na površini elija mikroba, ali ne na sisarskim
elijama. Ukoliko se i formira C3bBb na elijama sisara rapidno se degradira i reakcija se završava
delovanjem nekoliko regulatornih proteina. Nedostatak ovih regulatornih proteina na elijamamikroba dozvoljava vezivanje i aktivaciju C3 konvertaze alternativnog puta. Pored navdenih, još
jedan protein alternativnog puta, properdin, može da se veže i stabilizuje C3bBb kompleks.
Takodje, neke molekule C3b generisane u toku alternativne aktivacije mogu da se vezuju za
konvertazu i grade C3bBb3b kompleks koji funkcioniše kao C5 konvertaza alternativnog puta
i cepa C5 inicirajui kasnije faze aktivacije komplementa.
Klasini put
Klasini put aktivacije komplementa se inicira vezivanjem komplementarnog proteina C1 za CH2
domen IgG molekule ili Ch3 domen IgM molekule koje su vezale antigen (Slika 5.49. i Tabela 5.18).
C1 je veliki multimerni proteinski kompleks koji se sastoji od C1q, C1r i C1s subjedinica, pri
emu se C1q vezuje za antitelo, a C1r i C1s su proteaze. C1 subjedinica se sastoji od šest lanaca
radijalno rasporedjenih u obliku koji je slian kišobranu, a svaki lanac ima globularnu glavu
povezanu sa kolegenu-slinim ramenom za centralnu dršku (Slika 5.50.). Ovi heksameri obavljaju
funkciju prepoznavanja i vezuju se specifino za Fc region i nekih teških lanaca. Svaki Fc
region Ig ima jedinstveno C1q-vezujue mesto i svaki C1q molekul mora da veže dva teška lanca
Ig kako bi postao aktivan. Ovaj zahtev objašnjava zašto samo vezana antitela, a ne i slobodna,
cirkulišua, mogu da iniciraju klaian put aktivacije komplmenta (Slika 5.51.). Zbog toga što sva-
ka molekula IgG ima samo
jedan Fc region, vei broj
molekula IgG moraju bitizajedno pre nego što se veže
toga što njegov Fc region nedostupan ukoliko antigen nije
vezan za IgM molekulu.
Slika 5.49. Klasini put aktivacije komplemenata.Kompleks antigen-antitelo, koji aktivira klasini put, može biti solubilan, fiksiran za površinu
elija, ili odložen u ekstracelularnom matriksu. Klasini put se inicira vezivanjem C1 zakompleks antigen-antitelo, što vodi produkciji C3 i C5 konvertaze vezane za površinu, gde
je odloženo antitelo. C5 konvertaza cepa C5 i poinju kasniji koraci aktivacijekomplemenata.
Slika 5.50. Struktura C1 subjedinice proteina C1.C1q sastoji se od šest identinih subjedinica organizovanih takoda formiraju centralnu osnovu i simetrino projektovane radijalnegrane. Globularna glava na kraju svake grane (obeleženo sa H)
predstavlja kontakt region za imunoglobuline. Dva C1r i dva C1sormiraju tetramer, locirani su izmeu radijalnih grana C1q. Na
krajevima C1r i C1s nalaze se katalitiki domeni
C1r i C1s su serin-esteraze koje formiraju tetramer koji sadrži po dve molekule od svakog.
Tabela 5.18. Proteini Klasinog puta aktivacije komplementa
PROTEIN STRUKTURAKONCENTRACIJAU SERUMU (
g/ml) FUNKCIJA
C1 (C1qr 2s2) 750 kD Inicijacija klasinog puta
C1q460 kD; heksamer
izgraen iz 3 para
75-150
Vezuje Fc fragment antitela za koji je vezan antigen
C4b se kovalentno vezuje za površinu mikroba ili elija,
za koje je vezano antitelo i komplement je aktiviranC4b vezuje C2, pri cepanju sa C1s
C4a stimuliše inflamaciju (anafilatoksin)
C2 102 kD monomer 20 C2b je serin proteaza, koja funkcioniše kao aktivanenzim C3 i C5 konvertaza, pri razdvajanju C3 i C5
C3 Videti predhodnu tabelu(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Vezivanje dve ili više globularne glave C1q za Fc region IgG ili IgM vodi enzimskoj aktivaciji
asociranog C1r koji se cepa i aktivra C1s (Slika 5.50.).
Aktivirani C1s cepa naredni protein u kaskadi, C4, i
generiše C4b i C4a (manji fragment koji se otpušta). C4b je
homolog C3b i vezuje u kompleks naredni protein, C2, koji
se cepa delovanjem C1s na C2b fragment koji ostaje
stabilno fiziki asociran u kompleksu sa C4b, kao i
solubilni fragment Ca koji se otpušta. Kompleks C4b2b je
C3 konvertaza klasinog puta i ima sposobnost da
proteolitiki razlaže C3.
Slika 5.51. Vezivanje C1 za Fc fragment IgM i IgG.C1 se mora vezati za za dva ili tri Fc fragmenta da bi postao atkivan i da bi se inicirala kaskadakomplemenata. Fc fragmenti pentamernog IgM nisu dostupni za C1 ( A). Posle vezivanja IgM zapovršinu za koju su vezani antigeni, dolazi do promene oblika što ini dostupnim Fc i omoguavavezivanje i aktivaciju C1. Solubilni IgG ne mogu aktivirati C1 zbog toga što imaju samo jedan Fcregion (C), ali posle vezivanja za površinske elijske antigene Fc fragment IgG može vezati iaktivirati C1 (D).
Vezivanje kompleksa C4b2b za C3 je posredovano C4b komponentom, a proteoliza C3 je
katlizovana C2b komponenetom. Cepanjem C3 se pomera i otpušta manji C3a fragment, a C3b
formira kovalentne veze ili sa površinom elije ili antitelom za koje gde je aktivacija komplementa
inicirana. Kad se C3b »smesti« može da vezuje faktor B (ukljuivanje i alternativnog puta) i da
generiše više molekula C3 konvertaze. Neto efekat multiplih enzimatskih faza i amplifikacije je da jedan jedini molekul C3 konvertaze generiše i »smešta« stotine ili hiljade novih molekula C3b na
površinu elije na kojoj je inicirana aktivacija komplementa. Kljuni korak i alternativnog i
C6 110 kD; monomer 45 Komponenta MAC-a: vezuje se za C5b i prihvata C7
C7 110 kD dimer 90 Komponenta MAC-a: vezuje se za C5b,6 i ugrauje se u lipidne membrane
C8 115 kD trimer 60 Komponenta MAC-a: vezuje se za C5b,6,7 i inicira vezivanje i polimerizaciju C9
C9 79 kD, monomer 60 Kom. MAC-a: vezuje se za C5b,6,7,8 i polim erizuje, te s e formira pora u membrani
(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
C5 konvertaza generisana alternativnim, klasinim i lektinskim putem, inicira proteine u daljem
nizu komponenti sistema komplementa, tako da aktivacija kasnijih faza kuliminira formiranjem tzv.
MAC molekula (engl. Membrane Attack Complex), odnosno citocidalnog kompleksa koji napada
membranu (Tabela 5.19. i Slika 5.52.). Konvertaza C5 cepa C5 u mali C5a fragment koji se otpušta
i C5b fragment (dvolanani) koji ostaje vezan za proteine komplementa smeštene na površinielije. Ostale komponente proteinske kaskade, C6, C7, C8 i C9 su strukturno povezani proteini i
nemaju enzimsku aktivnost. C5 prolazno održava komformaciju koja je sposobna da poveže
naredne proteine kaskade, C6 i C7. Tako nastaje C5b, 6, 7 kompleks, a njegova hidrofobna
komponenta, C7, se »ubacuje/umee« u lipidni dvosloj elijske membrane, gde postaje
receptor visokog afiniteta za jedan C8 molekul. C8 protein je trimerni molekul gradjen od tri
lanca, od kojih se jedan vezuje za C5b, 6, 7 kompleks; dok se drugi insertuje u lipidni dvosloj
elijske membrane. Ovako stabilno umetnut C5b, 6, 7, 8 kompleks (C5b-8) ima limitiranu
sposobnost lize elija. Formiranje potpunog aktivnog MAC je omogueno vezivanjem C9,
finalne komponenete kaskade komplementa, za C5b-8 kompleks. C9 komponenta
komplementa je serumski protein homolog perforinima pronadjenim u citolitinim T limfocitima
i NK elijama (videti poglavlje 5.3.), a polimerizuje se na mestu gde je vezan C5b-8 kompleks,
formirajui pore u plazma membrani.
Slika 5.52. Kasnije faze – “koraci” aktivacije komplemenata i formiranje MAC.C5 konvertaza cepa C5 i nastaje C5b, koji se vezuje za konvertazu. C6 i C7 se vezujusekvencijalno, pa se C5b,6,7 kompleks direktno ubacuje u lipidni dvosloj plazmamembrane, što je praeno insercijom C8. Više od 15 molekula C9 može se potompolimerizovati oko kmpleksa i formirati MAC, koji gradi poru u membrani i indukuje lizuelije. C5a osloboen proteolizom C5 stimuliše inflamaciju.
Pore koje se formiraju na membrani elije na kojoj je došlo do aktivacije komplementa su veliine
oko 100 u dijametru (Slika 5.53.) i dozvojavaju slobodan prolazak vode i jona. Ulazak vode
dovodi do osmotskog bubrenja elije i rupture elije na kojoj je MAC smešten. Nukleirane elije su
otporne na rupturu, ali MAC formiran na njihovoj membrani može da uzrokuje apoptozu,
verovatno zbog toga što se poveava koncentracijucitoplazmatinog kalcijuma jer on ulazi kroz MAC
iz spoljašnje sredine gde ga ima mnogo više nego u
Slika 5.53. Struktura MAC u elijskoj membrani. A - Prikaz elektronskom mikrografijom. Lezije se sastoje od rupa dijametra oko 100 koje formiraju poli-C9 tubularni kompleks.B - Zbog poreenja su prikazane membranske lezije indukovane na ciljnim elijama
preko CTL i polimerizovanog perforina. Lezije (B) su morfološki sline (A), sa neštoveim dijametrom ( oko 160A).C - Model organizacije subjedinica MAC. Transmembranski region se sastoji od 12 do15 molekula C9 organizovanih u tubularnu strukturu, sa dodatkom pojedinanih
molekula C6, C7 i C8 i lanaca. C5b, C5b, C8 formiraju dodatak koji seprojektuje iznad transmembranske pore.
5.4.4.2. Receptori za proteine komplementa Mnoge funkcije sistema komplementa se ostvaruju vezivanjem fragmenata komplementa za
specifine memebranske receptore ekspresovane na razliitim tipovima elija (Tabela 5.20.).
nasofaringealni epitelijumKoreceptor za aktivaciju B elija;»Pratilac« antigena u germinativnim centrima
Tip 3 CR (CR3, Mac-1, CD11b/CD18) iC3b, ICAM-1 Mononukearni fagoci ti ,neutrofili, NK elije
Fagocitoza; Adhezija leukocita za endotelijum preko ICAM-1
Tip 4 CR (CR4, p150/95, CD11c/CD18) iC3b Mononukearni fagociti,neutrofili, NK elije
Fagocitoza ???elijska adhezija ???
CR (engl. Complement Receptor) – receptor komplementa; CCPR (engl. Complement Control Protein Repeat) – protein koji kontroliše ponavljanje proteina komplementa;
FDCs (engl. Follicular Dendritic Cells) – folikularne dendritske elije; ICAM-1 (engl. IntraCellular Adhesion Molecule-1) – intraelijski adhezioni molekul(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
5.4.4.3. Regulacija aktivacije komplementa
Aktivacija kaskade komplementa i stabilizacija aktivnih proteina komplementa je veoma precizno I
regulisana da bi se prevenirala aktivacija komplementa na normalnim elijama organizma domaina,
kao i da bi se limitiralo trajanje aktvacije komplementa na elijama mikroba i antigen-antitelo
kompleksima. Regulacija aktivacije komplementa je posredovana preko nekolikko cirkulišuihproteina, kao i pojedinim proteinima vezanim za elijsku membranu (Tabela 5.21.).
Izmešta C2b od C4b, kao i Bb od C3b(ubrzava disocijaciju C3 konvertaza)
CD59elije krvne loze; epitelijalneelije; endotelijalne elije C7, C8 Blokira vezivanje C9 i prevenira formiranje MAC
CR (engl. Complement Receptor) – receptor komplementa; MAC (engl. Membrane Attack Complex) – kompleks koji napada/atakuje membranu;(preuzeto iz Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology)
Mnogi od ovih proteina, kao i neki proteini klasinog i alternativnog puta aktivacije komplementa
pripadaju familiji koja se zove regulatori aktivnosti komplementa (engl. Regulators of ComplementActivity - RCA) i kodirani su homologim i vezanim genima. Aktivacija komplementa mora biti
regulisana iz dva razloga. Prvi: mali nivo aktivacije komplementa ide spontano, te ako se dozvoli
da ova aktivacija ide dalje do normalnih elija, rezultat e biti ošteenje normalnih elija i tkiva.
Drugo: ak i kada je komplement aktiviran onda kada je neophodan, aktivacija mora biti
kontrolisana zbog toga što degradacioni produkti proteina komplementa mogu da difunduju u
susedne elije i da ih ošteuju. Razliiti regulatorni mehanizmi inhibišu razliite faze u aktivaciji
sistema komplementa (npr. formiranje C3 konvertaze u ranim fazama aktivacije komplementa;cepanje i aktivaciju C3 i C5 konvertaza; formiranje MAC u kasnijim fazama aktivacije itd).
5.4.4.4. Funkcije komplementa
Glavne efektorne funkcije proteina sistema komplementa u urodjenom, kao i u specifinom
humoralnom imunitetu su da promovišu fagocitozu mikroba na kojima je komplement aktiviran, da
stimulišu inflamaciju, te da idukuju lizu ovih mikroba na kojima je komplement aktiviran. Pored
toga, produkti aktivacije komplementa obezbedju drugi signal za aktivaciju B limfocita iprodukciju antitela. Fago-
fragmenata proteinskih ko-mponenti sistema komple-
menta za razliite tipove
elija, dok je liza elija po-
redovana formiranjem MAC
(Slika 5.54).
Slika 5.54. Funkcije sistema komple- menata.
elijski vezan C3b promiše fagocitozuokolnih elija (A); proteolitiki produktiC5a, C3a i C4a stimulišu regrutacijuleukocita i inflamaciju (B); MAC vrši lizu
elija (C).
Opsonizacija i fagocitoza. Mikrobi na kojima je komplement aktiviran alternativnim ili klasinim
putem postaju obloženi sa C3b ili C4b. Vezivanje ovih proteinskih fragmenata za receptore na
membrani fagocita aktivira fagocite i inicira fagocitozu mikroba na kome je aktiviran komplement.
Stimulacija inflamatornog odgovora. Fragmenti komplementa, C5a, C4a i C3a, sa proteoli-tikom aktivnosti indukuju akutnu inflamaciju preko aktivacije neutrofila i mastocita (Slika 5.54).
Komplementom-posredovana citoliza. Komplementom-posredovana liza stranog organizma se
ostvaruje formiranjem MAC (Slika 5.54C.). izgleda da je ovaj mehanizam veoma važan za odbranu
protiv nekoliko tipova mikroba zbog toga što su genetiki defekti MAC komponenti rezultirali
poveanjem osetljivosti jedino na infektivne bakterije roda Neisseria .
Druge funkcije sistema komplementa. Vezivanjem za komplekse antigen-antitelo, proteini
sistema komplementa promovišu solubilizaciju ovih kompleksa i njihovo uklanjanje fagocitima.
C3d protein koji se formira vezivanjem C3 za CR2 receptor na B elijama, aktivira B elije i
obezbedjuje signal za iniciranje mehanizama humoralnih imunih odgovora.
Sumarno, biološke funkcije sistema komplementa ukljuuju opsonizaciju organizama i imunih
kompleksa C3 fragmentima, praenu vezivanjem receptora na fagocitima za fragmente
komplementa i fagocitno “išenje/uklanjanje” ; aktivaciju infalmatornih elija proteolikim
fragmentima komplementa koji se nazivaju anafilatoksini (C3a, C4a, C5a); citolizu posredovano
formiranjem MAC na površini elije; solubilizaciju i “išenje/uklanjanje” imunih komleksa i
pojaavanje humoralnih imunih odgovora.
5.4.5. Funkcija antitela na specijalnim anatomskim mestima u organizmu
Do sada su opisivane efektorne funkcije antitela koje su sistemske i ne pokazuju ni jednu jedinu
specifinu osobinu vezanu za lokaciju. Antitela mogu da obavljaju specifine funkcije u odbrani
organizma, a kao rezultat aktivnog transporta u dva anatomska kompartmenta: lumen mukoznih
organa i u placentu u kojoj se razvija fetus. Osnovni i dominantni mehanizam zaštitnog imuniteta
protiv mikroba na ovim mestima je antitelima-posredovana neutralizacija, zbog toga što
leukociti i druge efektorne elije ne mogu da prodju kroz mukozni epitel ili placentu.
5.4.5.1. Mukozni imunitet
IgA je glavna klasa antitela koja se produkuje u mukoznom imunom sistemu. Poznato je da su
gastrointestinalni i respiratorni sistemi dva naješa portala za ulazak mikroorganizama. Odbrana
od mikroba koji dospevaju u organizam ovim putevima ostvaruje se antitelima, i to uglavnom IgA,
koji se produkuje u mukoznom limfoidnom tkivu i sekretuje kroz mukozni epitelijum u lumen
organa. U mukoznim sekretima se IgA vezuje za mikrobe i njihove toksine prisutne u lumenu
organa i neutrališe ih blokirajui njihov ulazak u elije organizma domaina (Slika 5.55.).
Mukozni imuni sistem je zapravo predstavljen kolekcijom limfocita i akcesornih elija veoma
esto organizovanih u diskretne anatomske strukture koje podseaju na limfoidne folikule, a koje
su lokalizovane u subepitelijalnom prostoru gastrointestinalnog i respiratornog trakta (videti
poglavlje 2.2. elije i tkiva imunog sistema ). IgA se produkuje u enormno velikim koliinama uodnosu na ostale izotipove antitela, najviše zbog veliine površine lumena intestinalnog trakta.
Prema tome, odbrana uperena protiv mikroba i toksina u lumenima mukoznih organa je
obezbedjena IgA antitelima produkovanim u mukoznom limfoidnom tkivu i aktivno
transportovanim kroz epitelijalne elije u lumen mukoznih organa. Sekretovani IgA se
transportuje kroz epitelijalne elije u intestinalni lumen zahvaljujui specifinom Fc receptoru za
IgA koji se naziva poly-Ig
receptor.
Slika 5.55. Transport IgA kroz epitelijalneelije.IgA produkovan od strane plazma elija ulamini proprii mukozalnog tkiva se vezuje zapoli-Ig receptor baze epitelijalnih elija.Kompleks se aktivno transportuje kroz elijeepitela, a vezani IgA se oslobaa u lumen
proteolitikim cepanjem. Proces aktivnogtransporta kroz eliju naziva se transcitoza.
5.4.5.2. Neonatalni imunitet
Neonatalni sisari su zaštieni od infekcije antitelima koje produkuje majka, a koja se transportuju
kroz placentu u fetalnu cirkulaciji, kao i antitelima iz majinog mleka koja se transportuju kroz
epitelijum intestinuma novorodjeneta. Neonatalni organizmi nemaju sposobnost da održavaju
efikasne immune odgovore protiv mikroba, te im je nekoliko meseci nakon rodjenja glavna
odbrana protiv infekcija pasivni imunitet obezbedjen antitelima majke. IgG majke se transportuje
kroz placentu, a IgA i IgG iz majinog mleka novordjene dobija dojenjem. Ova antitela se
transportuju kroz placentu, kao i epitel digestivnog trakta preko sepcijalizovanih tzv. neonatalnih
D.1. LABORATORIJSKE TEHNIKE KOJE SE KORISTE U IMUNOLOGIJI
Veliki broj laboratorijskih tehnika koje se rutinski koriste u naunom i klinikom radu zasniva se
na imunološkim metodama i to naješe primeni korišenja antitela i/ili njihovih osobina u
pojedinim metodama. Takodje, veliki broj tehnika molekularne biologije doprinele su sakupljanju
neprocenjivo važnih informacija u modernoj imunologiji. U ovom poglavlju dat je kratak pregled
principa na kojima se zasnivaju neke od metoda koje se esto koriste u imunologiji. Detalje o tome
kako se izvodi pojedina metoda ili esej mogu se nai u laboratorijskim prirunicima koji sunavedeni u spisku dodatne literature na kraju skripte (a nalaze se u prostorijama Laboratorije za
Reproduktivnu endokrinologiju i signaling, III sprat, sobe 15, 17, 18).
D.1.1. Laboratorijske metode koje koriste antitela
Antitela (Ab) su veoma pogodne supstance za detekciju, purifikaciju i kvantifikaciju antigena (Ag),
zahvaljujui svojoj visokoj specifinosti za odgovarajue antigene supstance. Primena antitela se
zasniva na njihovoj sposobnosti da se vežu za specifian antigen i formiraju imuni kompleks, koji
je mogue detektovati razliitim optikim metodama. S obzirom da je sa velikom lakoom mogue
dobiti antitela za razliite molekule, metode koje koriste antitela su našle široku primenu u
njihovom prouavanju.
D.1.1.1. Kvantifikacija antigena imunoesejima
Moderne imunohemijske metode se zasnivaju na formiranju kompleksa Ag-Ab, pri emu se mogu
odrediti koncentracije kako Ag i Ab, tako i kompleksa Ag-Ab. Naješe se primenjuju metode koje
se zasnivaju na kompeticiji izmeu neobeleženih molekula Ag i na neki nain obeleženih molekula
Ag za ista vezna mesta na Ab. Ukoliko je Ag obeležen radioizotopom, re je o radioimunoeseju
(RIA), pri emu se kvantifikacija vrši pomou instrumenata koji detektuju radioaktivnost.
Slika D.2. Izolacija antigena imunoprecipitacijom (A) i afinitetnom hromatografijom (B).A - IMUNOPRECIPITACIJA Odreeni antigen se može izdvojiti iz mešavine razli itih antigena , koji se nalaze u serumu ili nekom drugom rastvoru. Antigen se
može purifikovati (izdvojiti) dodavanjem u rastvor antitela specifinih za taj antigen, koja su vezana za nerastvorna zrnca (beads). Antigeni koji se nisu vezali seisperu, a željeni Ag odvaja se od antitela promenom pH ili neke druge osobine eluenta koje time smanjuju afinitet Ag za vezivanje. Imunoprecipitacija može
omoguiti purifikaciju, kvantifikaciju ili identifikaciju odreenih Ag. Antigeni purifikovani imunoprecipitacijom se naješe analiziraju SDS-PAGE elektroforezom.
B - AFINITETNA HROMATOGRAFIJA Bazira se na istim principima kao i imunoprecipitacija, s tom razlikom što su antitela fik sirana za nerastvorni matriksili gel, obino na koloni. Ova metoda se naješe koristi za izolaciju rastvorljivih antigena ili za izolaciju antitela specifi nih za antigene koji su imobilisani.
Western blotting (Slika D.3.) je metoda koja se koristi za utvrivanje relativne koliine imolekulske težine pojedinanih proteina iz njihove smeše.
Slika D. 3. Karakterizacija antigena Western blotting-om.Proteini antigena se razdvoje SDS-PAGE elektroforezom i prenesu na membranu, kao postojaniji nosa . Membrana sa proteinima se
inkubira sa radioaktivno obeleženim antitelima ili enzimom obeleženim antitelima. Ukoliko se koriste radioaktivno obeležena antitelaproteini na membrani vizuelizuju se autoradiografijom; dok se u sluaju enzimom obeleženih antitela vizuelizacija vrši izlaganjem
fotografskom filmu, zahvaljujui osobini enzima da formira hemiluminiscentni signal koji ostavlja trag na filmu.
D.1.1.3. Markiranje i detekcija antigena u elijama i tkivima
Za identifikaciju i separaciju pojedinih elijskih tipova iz tkivne ili elijske suspenzije veoma esto
se koriste Ab specifina za Ag koji se ekspresuju na/u tim elijama. Za metode bazirane na ovom
principu mogu se upotrebiti Ab koja su radioaktivno obeležena, vezana za enzim ili fluorescentno
obeležena.Imunofluorescencija je metoda kojom se utvruje prisustvo, lokalizacija i koliina
specifinog antigena u nekom tkivu ili eliji na osnovi fluorescencije do koje dolazi kada željeni
antigen stupi u reakciju sa specifinim antitelom obeleženim fluorescentnom bojom Vizualizacija
antigen stupi u reakciju sa specifinim antitelom obeleženim fluorescentnom bojom. Vizualizacija
se vrši fluorescentnim mikroskopom koji pomou svetlosti ekscitira fluorescentnu boju, koja za
uzvrat emituje svetlost, ali neke druge talasne dužine. Ovom metodom se mogu ispitivati sve
elijske komponente za koje postoje antitela. Ispituju se enzimi, strukturni proteini, prisustvo
virusa. Imunohistohemija kombinuje anatomske, imunološke i biohemijske tehnike za
identifikaciju specifinih tkivnih komponenti na osnovu reakcije antigen/antitelo pri emu je
antitelo obeleženo vidljivim markerom. Najpopularnij imunohistohemijske metode su one kod
kojih je enzim vezan za Ab ili gde je Ab fluorescentno obeleženo. Protein ije se prisustvo želi
ispitati predstavlja antigen, za koji postoji odreeno antitelo koje se može obeležiti enzimom. Posle
reakcije Ag-Ab dolazi do aktivacije enzima koji reaguje sa supstratom i nastaje intenzivno obojen
proizvod reakcije koji se može analizirati obinim svetlosnim mikroskopom.
Protona citometrija (Flow cytometry) je metod za kvantifikaciju razliitih komponenti i
strukturnih karakteristika elija. Koristi se za odreivanje fizikih i hemijskih karakteristika
(veliina, oblik, granulacija elija), metabolikih i fizioloških karakteristika (aktivnost enzima,
sinteza DNA). U te svrhe se koristi protoni citometar, iji su osnovni elementi: izvor svetlosti -
laser, sabirna optika, elektronika i kompjuter koji prevodi signale u podatke. elije koje se
analiziraju mogu biti žive ili fiksirane, ali je bitno da budu u monodisperziji, zato što se
analiziraju jedna po jedna. elije u suspenziji kontinuirano protiu (flow) kroz laserski zrak i
svaka od njih odbija odreenu koliinu laserskog zraka, a takoe i emituje fluorescentnu svetlostnastalu ekscitacijom pomou lasera (ako je fluorescentno obeležena). Citometar simultano meri
nekoliko parametara: intenzitet svetlosti razliitih uglova odbijanja i intenzitet fluorescencije
razliitih talasnuih dužina. Odbijanje pod malim uglom (0.5° -5°) govori o veliini elije, a veliki
ugao odbijanja 15° -150° o granulaciji. Odbijeni i emitovani zraci dolaze do elektronskog detektora
Slika D.5. Analiza Ag-Ab vezivanja ekvilibrijum dijaliza metodom. U prisustvu antitela (B) koliina antigena unutar dijaliza membrane je vea, u odnosu na odsustvo antitela (A). Razlika je posledicavezivanja antitela za antigen (samo slobodan antigen može da difunduje kroz membranu), što se koristi za merenje afiniteta antitela zaantigen. Ova metoda se može primenjivati samo u sluajevima kada su antigeni male molekule, sposobne da prolaze kroz dijalizamembranu koja je semipermeabilna (Semipermeabilna u ovom kontekstu podrazumeva da kroz svoje pore propušta male molekule,
kao što su antigeni, dok antitela, kao vee molekule, ne prolaze)
D.1.2. Analiza genske strukture i ekspresije
U narednom tekstu se daje kratak opis metoda molekularne genetike koje se naješe koriste u
imunologiji.
D.1.2.1. »Southern Blot« hibridizacija
Pod pojmom Southern blotting podrazumeva se prenos DNK fragmenta sa gela na postojani nosa
i predstavlja jedan deo eksperimentalnog procesa DNK-DNK hibridizacije u in vitro uslovima.
Southern blot se koristi za detekciju fragmenta DNK u uzorku. DNK fragment koji se detektuje
može biti jedan jedini gen ili može biti deo veeg molekula DNK, kao što je na primer virusni
genom. Osnova metode je hibridizacija koja predstavlja proces formiranja dvolananog DNK
molekula od jednolanane probe i jednolanane ciljne DNK. Reakcija hibridizacije je strogo
specifina, što znai da e se proba vezati samo za onu ciljnu sekvencu molekula DNK koja ima
komplementaran raspored baza. Proba može da nae odgovarajuu sekvencu DNK izmeu milion
drugih slinih, ali nekomplementarnih molekula. Koraci u hibridizaciji su sledei:
Razdvajanje smeše molekula DNK Imobilizacija molekula na matriksu
Dodavanje probe u cilju vezivanja za odgovarajuu sekvencu DNK
»Gene knockout« tehnika bazirana je na fenomenu homologih rekombinacija. Ubacivanjem
stranog gena u eliju može doi do njegove sluajne inkorporacije u elijski genom. Ukoliko strani
gen sadrži sekvence koje su homologe genima domaina prvenstveno e se rekombinovati i
zamenjivati sa datim sekvencama. Fragment homologe DNK koji treba da se ubaci u eliju (Slika
D.7A.), prethodno se smešta u vektor koji sadrži gen za rezistenciju na neomicin (neo ) i gen zatiamidin kinazu (tk ). Ovaj vektor je tako konstruisan da se pri homologim rekombinacijama neo
gen uvek inkorporira u hromozomalnu DNK, dok se tk gen gubi.
Slika D.7A. Formiranje »gene knockout« ciljnih genaES-Embrionalne stem elije; neo-gen rezistencije na neomicin; tk -gen za tiamidin kinazu.
Nakon ubacivanja vektora u embrionalne stem elije (ES ) one rastu u prisustvu neomicina i
ganciklovira (supstance koja se dejstvom tiamidin kinaze transformiše u letalni produkt). elije u
kojima je došlo do sluajne integracije
vektora u genom rezistentne su na
neomicin, ali ih ubija prisustvoganciklovira; dok su elije u kojima je
Abbas AK & Lichtman AH (2005): Cellular and Molecular Immunology . WB Saunders Company
Abbas AK & Lichtman AH (2006-2007): Osnovna imunologija: funkcionisanje i poreme aji imunskog sistema. Drugo obnovljeno izdanje . Data Status, Beograd.
ConnMP & Means AR (2000): Principles of Molecular Regulation . Humana Press.
Edgar JDM (2006): Master Medicine: Immunology . Elsevier Churchill Livingstone.
Janeway CA, Travers P, Walport M, Shlomchik MJ (2005): Immunobiology 6ed: The Immune
System in Health and Disease with CD-ROM . Churchill Livingstone.
Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky LS & Darnell J (2004):Molecular Cell Biology . WH Freeman and Company.
Molekularna i elijska imunologijaTatjana Kosti i Silvana Andri – Novi Sad :WUS Austria, Daniel Print, Prirodno-matematiki fakultetNovi Sad, 2007- 229 str. : ilustr. ; 21 cm
Tiraž: 100.
ISBN 978-86-7031-081-01. Kosti, Tatjanaa) Imunologija – elijska