Da bi imuni sistem bio efikasan u borbi protiv razlicitih patogena mora da se suoci sa sledecim zahtevima: 1. Odgovori na mali broj razlicitih mikroba koji mogu da prodru u organizam na bilo kom delu tela 2. Mali broj naivnih limfocita specificno prepoznaje i odgovori na Ag 3. Efektorni mehanizmi imunog sistema (Ab i efektorni T limfociti) mogu da uniste strane Ag i na mestima koja su udaljena od mesta infekcije.
Celije i tkiva imunog sistema. Da bi imuni sistem bio efikasan u borbi protiv razlicitih patogena mora da se suoci sa sledecim zahtevima: Odgovori na mali broj razlicitih mikroba koji mogu da prodru u organizam na bilo kom delu tela - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
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.
Transcript
Da bi imuni sistem bio efikasan u borbi protiv razlicitih patogena mora da se suoci sa sledecim zahtevima:
1. Odgovori na mali broj razlicitih mikroba koji mogu da prodru u organizam na bilo kom delu tela
2. Mali broj naivnih limfocita specificno prepoznaje i odgovori na Ag
3. Efektorni mehanizmi imunog sistema (Ab i efektorni T limfociti) mogu da uniste strane Ag i na mestima koja su udaljena od mesta infekcije.
Nekoliko karakteristika celija i tkiva koja grade IS, obezbedjuju sposobnost IS da efikasno zastiti organizam od stranih Ag.
• Specijalizovana tkiva (periferni limfaticni organi) vezuju (koncentrisu) Ag koji prodiru kroz glavne ulaze u organizam (koza, GIT, RS). Vezivanje Ag i njihov transport do limfaticnih organa je prvi korak u adaptivnom IO.
• Naivni limfociti (limfociti koji nisu bili u kontaktu sa Ag) migriraju kroz periferne limfaticne organe i tu se susrecu sa Ag, prepoznaju ga i iniciraju IO. (Memorijski i efektorni limfociti nastaju od Ag-stimulisanih naivnih limfocita).
• Efektorni i memorijski limfociti cirkulisu krvotokom i dospevaju i do mesta prodora Ag i tu se efikasno zadrzavaju… - ovo omogucava da imuni mehanizmi funkcionisu bilo gde u organizmu.
Limfociti su jedine celije u telu sposobne da specificno prepoznaju i razlikuju Ag-determinante i zato su odgovorni za dve karakteristike IO:
specificnostmemoriju.
Naivni limfociti – mali limfociti (morfolozi)8-10 m u dijametruVeliki nukleus centralno postavljen i tanak sloj citoplazme (nekoliko mitohondrija, ribozoma, lizozoma ali nema specijalizovanih organela)Pre stimulacije sa Ag u Go stadijumu celijskog ciklusaNakon susreta sa Ag stimulacija ulaze u Gi stadijum (postaju veci, 10-12m, vise citoplazme i organela i povecan nivo citoplazmaticne RNA) – veliki limfociti ili limfoblasti
Sl. 2.1
Dve klase limfocita (morfoloski isti ali razliciti po svojoj funkciji i proteinskim produktima)B limfociti – kod ptica maturiraju u Bursi Fabricii, kod sisara ne postoji takav organ – rani stadijumi maturacije B limfocita se odigravaju u kosnoj srziT limfociti –poreklom iz kosne srzi a zatim migriraju i maturiraju u timus.
citotoksicni T limfociti (ili citoliticni)celije pomocnice
Postoji mnogo klonova B i T limfocita: pripadnici istog klona expresuju receptore za Ag iste specificnosti i razlikuju se od receptora drugih klonova (geni koji kodiraju Ag-receptore se formiraju rekonbinacijom DNA segmenata tokom razvoja ovih celija – formiraju se milioni gena zarazlicite receptore – veliki repertoar limfocita)Celije prirodne ubice (NK – natural killer cells) – poseduju receptore koji se razlikuju od receptora na T i B celijama – glavna funkcija u nespecificnoj otpornosti.
Membranski markeri se koriste za fenotipsko razlikovanje funkcionalno razlicitrih populacija limfocita:T celije pomocnice expresuju membranski protein CD4CTLs expresuju CD8CD = cluster of differentiation
Limfociti su poreklom od stem celije kosne srzi – kompleksni procesi maturacije u toku kojih ekspresuju Ag-receptore i dobijaju funkcionalne i fenotipske karakteristike zrelih celija (B limfociti – kosna srz, T limfociti – timus) – napustaju kosnu srz/timus i ulaze u cirkulaciju – nastanjuju se u perifernim limfatickim tkivima >> naivni limfociti (funkcija> prepoznaju Ag i iniciraju adaptivni IO)Populacija naivnih limfocita se odrzava na bazalnom nivou, produkovanjem novih celija iz stem celija a celije koje se ne suoce sa Ag odumiru. Poluzivot naivnih limfocita 3-6 meseci kod misa a kod coveka nekoliko godina.Ag-receptor na naivnim limfocitima je neophodan ne samo za prepoznavanje stranog Ag i diferencijaciju u efektorne celije nego i za prezivljavanje naivnih celija.Citokini su takodje neophodni za prezivljavanje naivnih limfocita (narocito IL-7).Exp> Ag receptor na B limfocitima ili T limfocitima je “knocked out” ----naivni limfociti koji su izgubili Agreceptor su umrli za 2-3 nedelje.
Naivni B/T limfociti
Ag + sekundarni signal
Veliki limfocit(limfoblast)
Efektorne Bcelije:celije koje sekretuju AbEfektorne T celije:celije koje sekretuju citokinei CTL
Memorijske B/T celije*
Apoptoza
Sinteza novih proteina
Proliferacija(ekspanzija klona)
Diferencijacija
homeostaza
AKTIVACIJA LIMFOCITA
* za prezivljavanje memorijskih celija nije potrebnoprepoznavanje Ag:- Ako CD8 ili CD4 Tlimfociti iniciraju u miseve koji ne ekspresuju MHC molekule – memorijske celije ce preziveti- Ako posle maturacije T celija napravimo” knock out” celije za Ag receptore, opet ce preziveti
Memorijske celije –Neke migriraju u limfne noduse (gde obezbedjuju pul Ag specificnih limfocita koji mogu biti brzo aktivirani / diferencirani u efektorne celije, prilikom ponovnog izlaganja istom Ag)Druge ostaju u mukoznom tkivu ilicirkulisu u krvi (odakle mogu biti regrutovane za brzi odgovor u bilo kom delu tela)
? Koji je stimulus odgovoran za to da se mali deo Ag –stimulisanih limfocita diferencira u memorijske celije
? Kako memorizujuce celije prezivljavaju bez Ag, kada se zna da naivni i aktivirani limfociti podlezu apoptozi ako nisu konstantno izlozeni stimulusima koji ih odrzavaju u zivotu (ukljucujuci i Ag i faktore rasta).
- specijalizovane za ”hvatanje” Ag i njihovu prezentaciju limfocitima, signal za proliferaciju i diferencijaciju limfocita
Dendritske celije – ispod epitela u mnogim organima, odgovorni za “hvatanje” Ag i njihov transport do perifernih limfaticnih organa. Mnogi od dendritskih celija su poreklom od monocitne loze – mijeloidne dendritske celije.
Mouse fibroblast
Folikularne dentdritske celije (FDS) – u germinalnim centrima limfoidnih folikula u limfnim cvorovima, slezini i mukoznim limfoidnim tkivima (njihovo poreklo nije iz kosne srzi). Vezu komplekse AgAb ili produkte komplementa i iskazuju ih na svojoj membrani. Ovako iskazane (prezentovane Ag) prepoznaju B limfociti (znacajno za selekciju aktiviranih B limfocita, ciji se Ag-receptori vezu za ovako iskazane Ag sa visokim afinitetom).
MONOCITI (≈20m)
Nukleus bubrezastog oblika, svetlo obojen
Citolazma – granulirana, sadrzi lizozome, fagocitne vakuole i citoskeletne filamente.
Mononuklearni fagociti – poreko iz kosne srzi – izlaze u cirkulaciju –maturiraju – aktivirani u raznim tkivima.
Prvi celijski tip koji iz kosne srzi ulazi u cirkulaciju je nekompletno diferenciran MONOCIT.
Monociti - cirkulisu 72h u tkivo TKIVNE MAKROFAGERazlicite morfoloske forme posle aktivacije Ag:Epiteloidne celije – slicne su epitelijalnim celijama kozeMultinuklearne gigantske celije – aktivirane makrofage mogu da se fuzionisuMakrofage su nadjene u svim organima i vezivnom tkivu - po mestu lokalizacijesu dobile ime - mikroglija u mozgu
Kupferove celije jetre (oko venskih sinusa)plucne alveolarne makrofage,osteoklasti (multinuklearni fagociti u kosti)
Retikuloendotelijalni sistem sistem tkivnih makrofagaMononuklearni fagociti su znacajne efektorne celije u nespecificnom odgovoru i adaptivnom IO.
♦ Mononuklearni fagociti funkcionisu kao APCs u celijskom imunom odgovoru (fagocitiraju mikrobe i na membrani presentuju mikrobne antigene T limfocitima). Efektorne T celije, onda, aktiviraju makrofage …. – osnova celijskog imunog odgovora protiv intracelularnih mikroba.
♦ Makrofage fagocitiraju mikrobe okruzene Ab (opsonizacija) –fagocitoza posredovana receptorima za Ab u humoralnom IO
♦ Makrofage koje su fagocitirale mikrobe mogu i da aktiviraju naivne limfocite u primarnom imunom odgovoru.
♦ Efektorna funkcija u nespecificnom odgovoru – fagocitoza i produkcija citokina koji mogu da aktiviraju druge celije u inflamatornom odgovoru.
Limfociti i pomocne celije su lokalizovani i koncentrisani u anatomski definisanim tkivima, koja su takodje i mesta na koja se transportuju i koncentrisu strani Ag.Limfoidno tkivo je klasifikovano:
primarni limfaticni organi (generativno tkivo) – limfociti expresuju Ag receptore i maturiraju
sekundarni limfaticni organi – gde se srecu sa stranim Ag i inicira se njihov odgovor.
Primarni limfaticni organi: kosna srz, timusSekundarni limfaticni organi (periferni limfaticni organi): limfni cvorovi, slezina, kozni imuni sistem, mukozni imuni sistem, i slabo definisane agregacije limfocita uvezivnom tkivu skoro svih organa (izuzetak CNS).
Stem celije imaju potencijal da se razviju u razlicite tipove celija.
Klase stem celija (u koliko razlicitih tipova celija mogu da se diferencijraju):
Totipotentne celije (oplodjena jajna celija)PluripotentneMultipotentne (HSCs, expresuju markere /proteine/ CD34 i stem cell antigen-1 (Sca-1) – koriste se za identifikaciju stem celija iz suspenzije celija kosne srzi, prilikom transplantacije kosne srzi).
hematopoetski citokini(stromalne ćelije i makrofageAg-stimulisani T limfociti)
Timus maturiraju T limfocitiLobusi lobulusi (podeljeni fibroznim septama) svaki lobulus podeljen na korteks (gusto nastanjen T limfocitima-timociti) i medulu (redje).Nelimfoidne epitelijalne celije i makrofage i dendritske celije (neke dendritske celije ekspresuju CD8 – tipican za T limfocite, pa se zovu limfoidne dendritske celije (za razliku od mijeloidnih dendritskih celija)).
(Mogu biti ostaci degenerisanih celija)
Timus je dobro vaskularizovan + eferentni limfaticni sud koji se drenira u medijastinalni limfni cvor
Nezreli T limfociti krvlju dospevaju do korteksa timusa maturiraju migriraju u medulu (medula uglavnom sadrzi zrele T limfocite) krvotokom stizu do perifernih limf. organa.
Okruzeni fibroznom kapsulom - brojni aferentni limfaticni sudovi izlivaju limfu u subkapsularni (marginalni) sinus - limfa napusta cvor preko eferentnih limfaticnih sudova koji izlaze kroz hilum.
Ispod subkapsularnog sinusa korteks sadrzi agregate celija - folikuli.
primarni folikuli - nemaju germinativne centre
sekundarni folikuli - imaju germinativne centreOko folikula se nalaze limfociti, dendritske celije, mononuklearni fagociti Medula (makrofage I plazma celije) medularni sinus.Arterije ulaze u limfni cvor preko hiluma - granaju se u kapilare I napustaju LC venom.
AG DOSPEVAJU DO LC UGLAVNOM KROZ LIMFNE SUDOVE.Koza, epitel, parenhimaticni organi - limfne kapilare (koji absorbuju I dreniraju intersticijalnu tecnost- limfu) - vece limfne sudove - ….. - ductus toracicus - vena cava superior….. Par litara limfe se ovim putem vraca u krvotok….Koza, GIT, RT epitel ispod koga se nalaze dendritske celije fagocitiraju Ag i migriraju u limfni sud LC kao filteri pre uticanja limfe u krvotok. Dendritske celije + Ag migriraju T zonu LC. Solubilni Ag bivaju fagocitrani od strane dendritskih celija I makrofaga koje se nalaze u stromi LC rezultat = koncentracija Ag u LC I njihova prezentacija u formi koja moze biti prepoznata od T limfocita.
RAZLICITE KLASE LIMFOCITA NASTANJUJU RAZLICITE REGIONE LIMFNOG CVORA.
B celijska zona limfnog cvora - folikuli Primarni folikuli - “zrele” naivne B limfociteGerminativni centri se razvijaju u zavisnosti od Ag stimulacije- mesta brze proliferacije B celija, selekcije i produkcije Ab i stvaranja memorizujucih B limfocita. Prisutni nastavci FDC.
T celijska zona limfnog cvora T limfociti se nalaze ispod i izmedju folikula, u korteksu. Vecina ~70% od ovih T celija su CD4 celije pomocnice. Izmedju njih su CD8 T celije.Dendritske celije su prisutne i u T zoni celija.
Zasto dolazi do anatomske segregacije limfocita?????ANATOMSKA “SEGREGACIJA” RAZLICITIH KLASA LIMFOCITA U RAZLICITE ZONE LC JE ZAVISNA OD CITOKINA.Naivne T celije ekspresuju receptor za citokine/hemokine CCR7. CCR7 prepoznaje hemokine koji se produkuju samo T zoni nodusa tj hemokini privlace naivne T limfocite u T zonu nodusa. Dendritske celije takodje ekspresuju CCR7 - zato migriraju u T zonu nodusa.Naivne B celije ekspresuju receptor za hemokine koji se produkuju samo u folikulima - CXCR5.Anatomska segregacija limfocita omogucava da je svaka populacija limfocita u bliskom kontaktu sa odgovarajucim APCs (npr. T celije sa dendritskim, B celije sa FDCs.
Aktivacija sa Ag T celije izlaze iz nodusa a B celije migriraju u germinativne centre, odakle produkuju Ab.
SLEZINAZnacajan filter krvi.Makrofage crvene pulpe fagocitiraju mikrobe I druge partikule ---- slezina je glavno mesto fagocitoze opsonizovanih mikroba.Osobe bez slezine su izuzetno podlozne infekcijama bakterijama kao sto su meningokoke I pneumokoke zato sto se one eliminisu opsonizacijom I fagocitozom ….
Kozni imuni sistemSastoji se od limfocita i APCs.Koza je najveci organ u telu i znacajna fizicka barijera za prodor stranih patogena.Ima sposobnost da generise i podrzi lokalni imuni odgovor i inflamatorne reakcije (mnogi patogeni prodiru u organizam kroz kozu , tako da je mnogo imunih reakcija inicirano iz koze).Celijske populacije u epidermisu:
keratinociti (produkuju nekoliko citokina, tako da mogu doprineti nespecificnim reakcijama i inflamatornim reakcijama),
melanociti,epidermalne Langerhansove celije (u suprabazalnom epidermisu,
to su nezrele dendritske celije koze koje formiraju mrezu – efeikasne u fagocitiranju Ag u kozi nakon stimulacije proinflamatornim citokinima, gube nastavke i migriraju u dermis limfni cvor)
intraepitelijalne T celije (2% limfocita u kozi, ostali su u dermisu, to su CD8 T limfociti i ekspresuju dosta ogranicen set receptora za Ag). Dermis sadrzi i CD4 i CD8 T limfocite uglavnom perivaskularne lokalizacije + makrofage – slicno vezivnom tkivu u drugim organima. Mnogi dermalni T limfociti ekspresuju epitop – kozni limfocitni antigen 1 – koji mozda ima ulogu u distribuciji limfocita u kozi tkz. Homing???
Mukozni imuni sistemPovrsina GI i RT – limfociti i APCs U GI limfociti su nadjeni u epitelu (uglavnom CD8 T celije), rasuti u lamini proprii (mesana populacija celija, uglavnom CD4 koje imaju fenotip aktiviranih celija…izgleda da T celije prepoznaju i odgovaraju na Ag u mezentericnom limfnom cvoru i da migriraju nazad u crevo i nastanjuju laminu propriju…..lamina propria sadrzi i brojne B celije i plazma celije + makrofage +dendritske celije + euzinofile + mastocite) i organizovani u Payerove ploce.
Payerove ploce kao i limfoidni folikuli u slezini i limfnim cvorovima cesto imaju germinalne centre, bogato su zastupljeni B limfociti, sadrze i mali broj CD4 T limfocita i to uglavnom u interfolikularnom regionu (mis: 50-70% limfocita u PP su B limfociti ostatak T limfociti)
M celije (membranozne celije) – specijalizovane epitelijalne celije koje su izgubile mikrovile i zadobile funkciju aktivne pinocitoze tj. transportuju makromolekule sa intestinalnog lumena u subepitelijalno tkivo***.
*** M celije ne funkcionisu kao APCs.
Znacajna uloga u <dostavljanju> Ag do PP.
Oralni Ag izazivaju IO koji su razliciti od drugih>visoka produkcija IgA je povezana sa mukoznim tkivomcesto indukuju toleranciju T celija umesto njihove aktivacije.
Recirkulacija limfocita – stalno kretanje limfocita kroz krv i limfni sistem, od jednog perifernog limfaticnog tkiva do drugog, kao i kretanje ka mestima inflamacije.Mehanizmi koji regulisu koji limfociti ce nastaniti koja tkiva (npr. ulaze u jedna a ne u druga tkiva) - homing limfocita.Recirkulacija limfocita i njihova migracija u odredjeno tkivo je omogucena adhezionim molekulima na limfocitima, endotelijalnoim celijama i u ekstracelularnom matriksu i hemokinima produkovanim u endotelu i u drugim tkivima. Adhezija limfocita za endotelne celije postkapilarnih venula – determinise koja tkiva ce biti nastanjena limfocitima.Adhezija i odvajanje od komponenata ekstracelularnog matriksa u tkivu – determinise koliko dugo ce limfociti biti zadtrzani u tom odredjenom tkivu, pre nego sto limfotokom budu ponovo vraceni u krvotok.Adhezione molekule koje se ekspresuju na limfocitima se nazivaju <homing receptors> a ligandi koji se ekspresuju na endotelnim celijama su adresini. Homing receptori na limfocitima ukljucuju 3 familije molekula:
selektineintegrine iIg superfamiliju.
***naravno da su ovi receptori razliciti od Ag receptora
Naivni T limfociti uglavnom recirkulisu I nstanjuju periferne limfaticne organe - prepoznaju I odgovaraju na strane Ag (flux limfocita kroz limfne covorove je visok ~25X109 celija/danu).Naivni limfociti koji udju u limfni cvor, napustaju cirkulaciju (krv) I migriraju u stromu limfnog cvora, selektivno kroz modifikovane postkapilarne venule - “high endotelial venules” (HEVs).Interakcija limfocita I endotelnih celija HEV-a:
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…. = T limfociti koji se vezu za HEVs ostaju vezani samo nekoliko sekundi, zatim se odvajaju I vezu ponovo …. Valjaju se po povrsini endotela. Za to vreme hemokini koji se produkuju u limfnom cvoru takodje bivaju iskazani na povrsini endotelnih celija, tako da limfociti koji se valjaju po povrsni endotela reaguju I sa hemokinima I to povecava silu vezivanja limfocita za endotel I oni mogu da se provuku izmedju endotelnih celija u stromu limfnog cvora….. U stromi migriraju prema gradijentu hemokina (T celije koje ekspresuju CCR7 migriraju u zonu koja produkuje hemokine koji ce se vezati za ove receptore - T celijska zona, a B celije, ekspresuju CXCR5, migriraju u limfoidne folikule pod uticajem hemokina koji se vezuju za CXCR5).
Naivni T limfociti koji ulaze u limfni cvor mogu biti aktivirani Ag. Nekoliko sati posle izlaganja Ag, protok krvi kroz limfni cvor moze biti povecan i 20X ( povecava broj naivnih limfocita na mestu prodora Ag) ….. Naivne T celije koje ulaze u limfni cvor “skeniraju” dendritske celije na prisustvo Ag i ako prepoznaju Ag, one se aktiviraju umnozavaju (klonalna ekspanzija) I diferenciraju na efektorne i memorijske T celije. T celije koje se ne susretnu sa Ag izlaze iz limfnog cvora kroz eferentne limfaticne sudove I vracaju se u cirkulaciju a potom nastanjuju drugi limfni cvor…..
Malo se zna o homingu limfocita u slezini - nema morfoloski diferenciranih HEVsa..
Migracija efektornih i memorijskih T limfocita na mesto inflamacije
Efektorne I memorijske celije koje napustaju limfne cvorove odlaze u periferno tkivo - na mesto infekcije gde su neophodne za eliminaciju mikroba u efektornoj fazi adaptivnog imunog odgovora.Diferencijacija naivnih u efektorne celije je pracena I promenama ekspresije nekoliko adhezionih molekula (ekspresija L-selektina opada, a ekspresija E i P-selektin liganda raste… diferencirane efektorne celije takodje gube ekspresiju CCR7 receptora za hemokine) = efektorne celije ne mogu vise da ostanu u limfnom cvoru - napustaju ga (eferentnim limfatickim sudovima ulaze u cirkulaciju).Na mestu infekcije, kao rezultat nespecificnog odgovora produkuju se citokini …. Neki deluju na endotel I stimulisu ekspresiju liganda za integrine kao i E- i P-selektine … kao rezultat integrini T celija se vezu za svoje ligande na endotelnim celijama I migriraju iz krvnog suda u podrucje infekcije. CD44 se takodje vezuje za proteine ekstracelularnog matriksa = efektorne T celije ostaju u podrucju infekcije.
Memorijske celije poseduju heterogen model ekspresije adhezionih molekula I u zavisnosti od njih migriraju I zadrzavaju se u odredjenim limfoidnim tkivima.
Recirkulacija B limfocita
Slicna je migraciji T limfocitaNaivne B celije migriraju u limfne cvorove u folikule (L-selektin i CXCR5 receptor za hemokine)….. Nakon aktivacije B celije gube ekspresijuCXCR5 I napustaju folikul I ulaze u T zonu limfoidnog organa.Neke plazma celije koje produkuju Ab,migriraju u kosnu srz - mehanizam nije poznat. Ostale celije koje produkuju Ab ostaju u limfoidnim organima a Ab koja produkuju ulaze u cirkulaciju ….