ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15 Наставник: проф. др Биљана Божић Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ Термин вежби:
Download ReportTranscript ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15 Наставник: проф. др Биљана Божић Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ Термин вежби:
Slide 1
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 2
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 3
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 4
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 5
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 6
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 7
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 8
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 9
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 10
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 11
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 12
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 13
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 14
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 15
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 16
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 17
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 18
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 19
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 20
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 21
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 22
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 23
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 24
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 25
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 26
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 27
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 28
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 29
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 30
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 31
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 32
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 33
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 34
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 35
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 36
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 37
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 38
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 39
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 40
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 41
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 42
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 43
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 44
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 45
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 46
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 47
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 48
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 49
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 50
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 51
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 52
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 53
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 54
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 55
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 56
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 57
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 58
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 59
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 60
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 61
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 62
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 63
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 64
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 65
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 66
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 67
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 68
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 69
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 70
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 71
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 72
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 73
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 74
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 75
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 76
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 77
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 78
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 79
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 2
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 3
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 4
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 5
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 6
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 7
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 8
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 9
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 10
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 11
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 12
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 13
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 14
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 15
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 16
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 17
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 18
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 19
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 20
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 21
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 22
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 23
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 24
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 25
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 26
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 27
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 28
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 29
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 30
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 31
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 32
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 33
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 34
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 35
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 36
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 37
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 38
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 39
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 40
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 41
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 42
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 43
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 44
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 45
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 46
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 47
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 48
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 49
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 50
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 51
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 52
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 53
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 54
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 55
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 56
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 57
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 58
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 59
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 60
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 61
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 62
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 63
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 64
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 65
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 66
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 67
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 68
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 69
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 70
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 71
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 72
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 73
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 74
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 75
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 76
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 77
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 78
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik
Slide 79
ИМУНОБИОЛОГИЈА 2014/15
Наставник: проф. др Биљана Божић
Начин извођења наставе: теоријска предвања и практичне вежбе
Термин предавања: понедељак 14-16, сала 70 ИФБ
Термин вежби: понедељак 16-20, сала 70 ИФБ
Литература: Основна имунологија, Аbbas A и Lichtman А, Дата статус,
треће издање
Начин полагања испита
1.
Предиспитне обавезе
теоријски део курса – тестови током семестра (45 поена)
практични део курса - вежбе и колоквијум (15 поена)
2.
Усмени део испита у сваком испитном року (40 поена)
ЗА ПОТПИС ЈЕ НЕОПХОДНО ИМАТИ 23 ПОЕНА ИЗ ОБАВЕЗА СА
ТЕОРИЈСКОГ ДЕЛА И 7 ПОЕНА СА ПРАКТИЧНОГ ДЕЛА
Термини предавањa, тестова и колоквијума
Термини
предавања
13.10.2014.
20.10.2014.
27.10.2014.
3.11.2014
10.11.2014.
17.11.2014.
24.11.2014.
1.12.2014.
8.12.2014.
15.12.2014.
Наставне
јединице
1
2
3 и 4
5 и 6
нерадни
дан
7 и 8
9
10
11
12
Термини за тестове
I 17.11.2014. у 14h библ и сала 70
II 8.12.2014. у 14h библ и сала 70
III 29.12.2014. у 14h библ и сала 70
Наставне
јединице
1, 2, 3 и 4
5, 6, 7 и 8
9, 10, 11 и 12
Поени
све
15
15
15
15
Термин за колoквијум
I 21.1.2015. у 16h библ и сала 70
Uvod u imunologiju
uloga i zahtevi imunskog sistema
Cilj
Upoznati se sa velikom raznovrsnošću
opasnosti
nakon
ulaska
infektivnih
organizama u organizam domaćina.
Upoznati se sa ulogom, sastavom i građom
imunskog sistema.
Shvatiti da to zahteva veoma kompleksan
odbrambeni sistem.
Skup tkiva,
ćelija i
molekula
kompleksan i
dinamičan
imunski sistem
Fiziološka funkcija (multifunkcionalan)
1.
zaštita organizma od infekcije tj odbrana
mikroorganizama i eradikacija postojeće infekcije
2. uklanjanje mrtvih ćelija
3. ubijanje aberantnih ćelija u organizmu
4. fagocitoza ćelijskog debrisa i stranih ćelija
od
infektivnih
ravnoteža adekvatnog funkcionisanja imunskog sistema je
osnova za život na svetu koji je pun mikroorganizama koji
uzrokuju bolesti
Žašto je imunologija kompleksna?
hiljade komponenti imunskog sistema
eliminisati infektivni organizam
Razlozi zašto je imunski sistem kompleksan
~ eliminisanja patogena bez oštećenja domaćina (toksini-patogen i
domaćin)
~ istovremeno razlikovanje patogena od sopstvenih ćelija
~ specijalizovane odlike imunskog sistema su uključene u prepoznavanje
patogena
~ problem obrade imunskog sistema je da patogeni dolaze u svim oblicima
i veličinama, sa različitim načinima života i različitim putevima
uzrokovanja bolesti
Da bi se potpuno razumela komleksnost imunskog sistema neophodno je
razumevanje infektivnih mikroorganizama i načina na koji oni uzrokuju
bolest.
Patogen - infektivni mikroorganizam (MO) koji dovodi do
bolesti
Domaćin patogenom
individua
(osoba
ili
životinja)
inficirana
Komensalni organizmi - infektivni MO koji pomažu domaćinu
(bakterije u crevima - pomažu varenju hrane)
Mnogi virusi, bakterije, gljivice, kvasci i paraziti su patogeni,
a ljudi i životinje su konstantno u opasnosti od infekcije i
bolesti prouzrokovanih njima
Tipovi patogena - razlike
~
~
~
jednoćelijskih MO
virusi,
neki kvasci,
protozojski paraziti
višećelijski patogeni
~ gljive
~ helminti
Patogeni se izuzetno razlikuju u veličini, imaju veoma
različit način života i uzrokuju bolest na različite načine
Raznovrsnost patogena
Veličina patogena (virusi 20 do 400 nm, helminti (crvi) 7 m - faktor
109)
Stupnjevi razvoja bolesti od strane patogena (ulazak i način života u
domaćinu i izazivanja bolesti, invazija-razmnožavanje-širenjepatogeneza)
Patogeneza (prva faza u stvaranju bolesti od strane PO-infekcija ili
ulazak PO u domaćina, PO ulazak pre umnožavanja i širenja,
opstajanje u koži (virus bradavice) ili crevima (bakterija-kolera),
sprečavanje-fizičke i hemijske barijere)
~
~
Barijere za infekciju (efikasnost u sprečavanju IO-99% )
Fizičke barijere (koža i mukoza, cilije)
Hemijske i biohemijske barijere (kiseline, masne kiseline, lizozimi,
defenzini)
Ulazak patogena u domaćina
Ulazak PO prolaskom barijera
1. Mukoza
respiratornog,
gastrointestinalnog,
urogenitanog trakta
2. Koža
~
PO mogu da prođu neoštećene barijere samo na
jednom ili par anatomskih mesta
koža – paraziti ili njihove larve, virus bradavica
kroz epitelne ćelije - Meningococcus
sluzokoža - Infuenza, Salmonella
~
oštećene i probijene fizičke barijere
povrede kože - opekotine, posekotine i rane
(Staphylococcus, Streptococcus, Pseudomonas i
Clostridium tetanus), ujed insekata (malarija,
tifus), ujed životinja (direktno-besnilo)
ponašanje ljudi (špricevi za i.v. lekove izloženost
riziku od hepatitisa i HIV, transfuzije krvi i
krvnih produkata, transplatacija)
Umnožavanje patogena
Način umnožavanja
(bakterije, kvasci i protozojski parazitiprosta deoba, virusna replikacija, parazitski crvi-jaja)
Mesto replikacije
(unutar i van ćelije)
Opseg umnožavanja
različito)
(vreme za reprodukciju patogena-veoma
Rasprostiranje patogena
*
*
*
*
(zavisi od mesta gde žive unutar,
van ćelije ili u obe sredine)
Kontakt ćelija – ćelija (virus Influenzae)
Krvnim i limfnim sudovima
Širenje putem telesnih šupljina (peritoneum)
Širenje putem nervnog sistema (virusi-preko perifernih nerava do CNS i
obrnuto, Herpes simplex virus)
Tipovi imunskog odgovora
1- Prirodni (nespecifičan ili
urođeni) imunski odgovor neposredno po inicijaciji
odbrane od infekcije i
odvija se uvek na isti
način
2- Adaptivni (specifičan ili
stečeni) imunski odgovor –
razvija
se
sporije
i
učestvuje
u
kasnijim
fazama odbrane protiv
infektivnih mikroba
Prirodna imunost
Adaptivna imunost
Odgovor je antigen-nezavisan
Odgovor je antigen-zavisan
Odmah se postiže makismalan
odgovor
Postoji lag period između
pojave i maksimuma odgovora
Nije antigen-specifičan
Antigen specifičan
Ne postoji imunološka
memorija
Imunološka memorija
Prirodni i adaptivni imunitet - komponente jednog integrisanog
sistema zaštite organizma između kojih postoje dve veoma važne veze:
1– prirodni imunski odgovor utiče na
prirodu adaptivnog odgovora
2– adaptivni imunski odgovor koristi
mnoge efektorske mehanizme prirodnog
imuniteta za eliminaciju
mikroorganizama, i često funkcioniše kao
pojačivač antimikrobne aktivnosti
odbrambenih mehanizama prirodne
imunosti
Različiti tokovi imunskog odgovora
u cilju efikasne eliminacije patogena
UROĐENA IMUNOST (prirodna, nespecifična)
osnovni odbrambeni mehanizam
postoji pre pojave infekcije (jedinka se rađa sa njom)
brz odgovor na infekciju
Komponente
~ Fizičke i hemijske barijere
(koža i mukozne površine, pH, lizozim)
~ Ćelije
(fagociti: makrofagi, neutrofili, NK ćelije)
~ Solubilni produkti
(iz cirkulacije i drugi)
~ Fiziološke barijere
(zapaljenjski odgovor)
Specifičnost za strukture zajedničke za grupe mikroba
Ne pravi razliku među finim (različitim) strukturama
PRVA LINIJA ODBRANE (često uspešna!)
ADAPTIVNA IMUNOST (stečena, specifična)
Imunski
odgovor
stimulisan
izlaganjem
organizma
infektivnom agensu. Stimulacija/indukcija: antigenima (supstance
koje može da prepozna adaptivni imunski sistem)
intenzitet i efikasnost raste sa ponovljenim susretom sa mikrobom
(adaptacija)
brz odgovor na ponovni susret sa mikrobom (“pamćenje”) stečen
prethodnim izlaganjem mikrobu (stečena imunost)
sposobnost razlikovanja često veoma srodnih mikroba i sličnih molekula
(specifičnost)
Komponente
~ T i B limfociti
Adaptivna imunost često omogućava doživotnu zaštitu od infektivnih
bolesti
Tipovi adaptivnog imuniteta
Humoralni imunitet
B limfociti (B ćelije)
produkuju antitela (molekuli u
cirkulaciji ili mukoznim sekretimaposrednici humoralne imunosti)
Glavni odbrambeni mehanizam protiv
vanćelijskih mikroba
Vezivanje za vanćelijske mikrobe i
njihove
produkte
(toksine)
i
neutralizacija i eliminacija
Ćelijski imunitet
T limfociti
~ CD4 T limfociti (pomoćnički) citokini-aktivacija makrofaga
(ubijanje fagocitovnog MO) i pomoć
B limfocitima (produkcija različitih
klasa antitela)
~ CD8 T limfociti
(citolitički/citotoksični) - liza
ćelija-ubijanje inficiranih ćelija
Faze adaptivnog imunskog odgovora
1.
2.
3.
4.
5.
faza prepoznavanja antigena
faza aktivacije limfocita
faza eliminacije antigena
faza homeostaze
faza pamćenja (memorije)
Imunski odgovor koji
uključuje sve i odvija se
po navedenim fazama
predstavlja
aktivni imunitet
Primarni i sekundarni aktivni imunski odgovor
Primarni imunski
odgovor
odgovor organizma na
prvo izlaganje antigenu
naivni limfociti
Sekundarni imunski
odgovor
odgovor organizma pri
sledećem susretu sa istim
antigenom. Brži, snažniji i
efikasniji u eliminaciji
antigena od primarnog
memorijski limfociti
Osnovne karakteristike imunskog odgovora
1. SPECIFIČNOST
~ Specifičnost za različite antigene i delove kompleksnih antigena
(epitopi, antigenske determinante)
Različiti antigeni izazivaju specifični imuni odgovor
2. RAZNOLIKOST
~ Varijabilnost struktura receptora za antigene
(limfociti se razlikuju međusobno po strukturi receptora za antigene)
Mogućnost odgovora na veliki broj antigena
3. PAMĆENJE
Sekundarni imunski odgovor je brži, jači po intenzitetu i kvalitativno
različit od primarnog
Intenzivniji odgovor na izlaganje istom antigenu
4. SPECIJALIZACIJA
~ Ćelijska imunost
~ Humoralna
Optimalan odgovor na patogene
5. SAMOOGRANIČENOST
~ Završetak imunog odgovora nakon započinjanja
uklanjanje antigena, regulatorni mehanizmi
(homeostaza)
Mogući odgovor na novi antigen
6. ODSUSTVO REAKTIVNOSTI NA SOPSTVENO
~ Sposobnost prepoznavanja i reakcije na strano, ali ne i na sopstveno
(imunološka toleranca)
Bez oštećenja sopstvenog tkiva domaćina tokom imunskog odgovora
Aktivna i pasivna imunost
Aktivna
indukovana odgovorom na mikrob (jedinka aktivno odgovara na antigen)
organizam koji je odgovorio na mikrob je imun
organizam koji nije bio u kontaktu sa mikrobom je “neiskusan” (engl.
naive)
Pasivna
prenešena pomoću komponenti adaptivnog imunog odgovora
primalac postaje imun na dati antigen bez prethodne izloženosti
Korisno: imunost brzo, bez čekanja da se razvije aktivni imuni odgovor
•Primeri
prenos antitela od majke fetusu
pasivna imunizacija (tetanus)
eksperimentalno (adoptivni transfer)-doprinos razumevanju mehanizama
adaptivnog odgovora
Kratka istorija imunologije
Rana zapažanja
Drevna Kina
otpornost na velike boginje kod
dece nakon inhalacije praha
poreklom od krasta pacijenata
preležalih ovu bolest
Prva zabeležena
infekcija
velikim boginjama u
Egiptu
(1350)
Louis Pasteur (1822-1895)
Germ (mikrobijalna) teorija
bolesti
Atenuirane vakcine protiv
kolere, antraksa i besnila
XX vek
Emil Adolf von Behring
(1854-1917)
Sa Kitasato i Wernike, otkrili
antitoksin za Difteriju i Tetanus i
primenjeni su kao terapija.
Nobelova nagrada 1901
Robert Koch (1843-1910)
Identifikovao je prvi uzrok
infektivne bolesti (stadijum spore
antraksa)
Autor Koch-ovih postulata: uslovi
koji moraju da budu zadovoljeni
pre prihvatanja da je neki
određeni mikroorganizam uzročnik
bolesti
Otkrio Mycobacterium
tuberculosis i osmislio
tuberkulinski kožni test (DTH)
Nobelova nagrada 1905
Elie Metchnikoff
(1845-1916)
Otkrio fagocitozu
Osnivač ćelijske imunologije
1908 delio Nobelovu
nagradu sa Ehrlichom
Paul Ehrlich
(1854-1915)
razvojen antitoksin (Difterija) i
hemoliza
“Side-chain” teorija formiranja
antitela: "surface receptors bound by
lock & key ; Ag stimulated receptors“
Delio 1908 Nobelovu nagradu sa
Metchnikoffim
Edelman and Porter
Nobelova nagrada 1972 za njihova otkrića
koja se odnose na strukturu antitela
Gerald Edelman
1929-2014
Rodney Porter
1917-1985
Benacerraf, Dausset i Snell
Baruj Benacerraf
Jean Dausset
George Snell
Otkriće gena koji regulišu imunski odgovor (Ir geni),
danas poznatih kao glavni histokompatibilni kompleks (MHC)
Nobelova nagrada 1980
Cesar Milstein i George Kohler
Cesar Milstein
George Kohler
otkrili tehnologiju produkcije monoklonskih antitela
Nobelova nagrada 1984
Susumu Tonegawa
Kloniranje imunoglobulinskih gena
1987 Nobelova nagrada za
njegovo otkriće "genetskog principa
za stvaranje raznovrsnosti
antitela".
Peter Doherty i Rolf Zinkernagel
Model dva signala
1996 Nobelova nagrada za njihova otkrića koja se
odnose na "specifičnost ćelijama posredovane imunske
odbrane".
Bruce A. Beutler i Jules A. Hoffmann
za otkrića koja se odnose na aktivaciju
prirodnog imuniteta
Ralph M. Steinman
za otkriće dendritskih ćelija i
njihovu ulogu u adaptivnom
imunitetu
Limfni sistem:
pregled limfoidnih organa i ćelija
Kostna srž
Timus
Limfni čvorovi
Slezina
Limfni sudovi
Leukociti
Sve ćelije krvi nastaju od
jednog tipa ćelija koje su označene
kao hematopoetske stem ćelije
(HSC)
Stem ćelije su ćelije koje mogu
da se diferenciraju u druge tipove
ćelija; one su samoobnovljive i
veličinu populacije održavaju
ćelijskom deobom
Stromalne ćelije uključuju ćelije
masnog tkiva, endotelne ćelije,
fibroblaste i makrofage. One utiču
na diferencijaciju hematopoetskih
ćelija obezbeđujući hematopoetskiindukujuću mikrosredinu (HIM)
koja sadrži ćelijski matriks i
faktore koji pokreću rast i
diferencijaciju
osteoimunologija
Programirana ćelijska smrt je osnovni homeostatski
mehanizam
Apoptoza
hematopoetskih ćelija
ne indukuje lokalni
inflamatorni odgovor
Nekroza, proces koji
vodi umiranju oštećenih
ćelija, rezultuje
oslobađanjem ćelijskog
sadržaja koji može da
indukuje lokalni
inflamatorni odgovor.
Ćelije krvi
Trombociti
Crvena krvna zrnca:
eritrociti
Bela krvna zrnca: leukociti
Monociti, Neutrofili,
Eozinofili, Bazofili,
Limfociti
Neutrofil
Eozinofil
Neutrofil
Limfocite
Monocit
Bazofil
Ključne ćelije i njihove funkcije
Monociti
15-25 µm
3-10% svih leukocita
Bubrežasto ili ovalno jedro
Cirkulišu krvotokom
Kontinuirano se diferenciraju u
makrofage nakon migracije u tkiva
Povećan broj kod tifoidne groznice,
malarije, tuberkuloze
Eksprimiraju CD11b, MHC II
molekule
Neutrofili
12-14 µm
60-70% svih leukocita
Režnjevito jedro
Sposobnost prepoznavanja i ingestije
(fagocitoza) i aktivacije baktericidnih
mehanizama (reaktivni kiseonični i azotni
intermedijeri, enzimi)
Povećan broj u bakterijskim infekcijama
Prve ćelije koje dolaze na mesto inflamacije
Kratak pluživot
Eksprimiraju Gr1
Eozinofili
12-14 µm
Dvorežnjevito jedro
2 do 5 % svih leukocita
Kratko žive u krvi (5 sati) i dugo žive
tkivima (10 dana)
Ubijanje antitelima obloženih parazita
Povećan broj tokom parazitskih infekcija i
alergijskih reakcija
Ekspresija CCR3
Bazofili
11-13 µm
Manje od 1% svih leukocita
Oslobađaju histamin i heparin
Limfociti
Neaktivni limfociti
slična morfologija
8-10 μm
veliko okruglo heterohromatinsko jedro
malo citoplazme sa malobrojnim organelama
Funkcionalno limfociti su veoma heterogena grupa ćelija
sa različitim fenotipom, funkcijama i sa sposobnošću
razvoja kompleksnih bioloških odgovora i aktivnosti
Ključne imunokompetentne ćelije
imuniteta sa receptorom za antigen
adaptivnog
Klase limfocita
CD (engl. cluster of differentation) nomenklatura –
površinskih proteina, omogućava definisanje
različitih
diferencijaciji ćelija
Class
Functions
Antigen receptor and
specificity
Selected markers
αβ T lymphocytes
CD4+
CD4+,
identifikacijia
stadijuma u
Percent of total lymphocytes
(human)
Blood
Lymph node
Spleen
CD8-
50-60*
50-60
50-60
helper T
lymphocytes
B cell differentiation (humoral
immunity)
Macrophage activation (cellmediated immunity)
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class II
MHC complexes
CD3+,
CD8+ cytotoxic T
lymphocytes
Killing of cell infected with
microbes, killing of tumor cells
αβ heterodimers
Diverse specificities for
peptide-class I
MHC complexes
CD3+, CD4-, CD8+
20-25
15-20
10-15
Regulatory T cells
Suppress function of other T
cells (regulation of immune
responses, maintenance of selftolerance)
αβ heterodimers
CD3+, CD4+, CD25+
(Most common, but
other phenotypes as
well)
Rare
10
10
γδ T lymphocytes
Helper and cytotoxic functions
(innate immunity)
γδ heterodimers
Limited specificities for
peptide and nonpeptide
antigens
CD3+, CD4, and CD8
variable
B lymphocytes
Antibody production (humoral
immunity)
10-15
20-25
40-45
Natural killer (NK) cells
Killing of virus-infected or
damaged cells (innate immunity)
10
Rare
10
NKT cells
Suppress or activate innate and
adaptive immune responses
10
Rare
10
Surface antibody
Fc receptors; class
Diverse specificities for all II MHC; CD19; CD21
types of molecules
Various activating and
CD16 (Fc receptor
inhibitory receptors
for IgG)
Limited specificities for
MHC or MHC-like molecules
αβ heterodimers (Limited
specificity for glycolipidCD1 complexes)
CD16 (Fc receptor
for IgG); CD3
Klasa
T Ly
Podklase
Funkcije
Antigeni
receptor
Fenotipski
markeri
Procenat ukupnih limfocita
Krv
Limfni
čvor
Slezina
CD4
T Ly
pomoć
B Ly i MF
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4+,
CD 8-
5060
50-60
50-60
CD8
T Ly
ubijanje
inficiranih
ćelija
αβ
heterodimer
CD 3+,
CD 4-,
CD 8+
2025
15-20
10-15
B Ly
produkcija
At
mIg
Fc
receptor,
MHC II,
CD 19, CD
20
10-15
20-25
40-45
NK ćelije
ubijanje
inficiranih
ćelija,
ADCC
receptor
sličan Ig
CD 16
~10
retke
~10
CD4:CD8=
2:1
Sličnosti
B limfociti
T limfociti
Morfologija
Struktura receptora za antigen i
njihovih gena
Stravranje Ly pamćenja
Recirkulacija
zajednički molekuli za grupu limfocita - CD2 i CD11a (LFA-1)
Razlike
B limfociti
T limfociti
Mesto krajnje
diferencijacije
kostna srž
timus
Ekspresija CD
markera
BCR, CD19,
CD20, CD21
TCR, CD3,
CD4, CD8
Oblik i priroda
antigena
Nativni, solubilni,
partikularni, proteinski
i neproteinski
Samo obrađeni peptidi
Ag u sklopu MHC na
APĆ
Efektorske funkcije
Produkcija antitela
Produkcija citokina,
citoliza ciljnih ćelija
Tkivne ćelije nastale od krvnih ćelija
Makrofagi (MF)
Nastaju od monocita iz krvi - migracija u
tkivo diferencijacija u tkivne makrofage
jedan od tri tipa fagocita u imunskom
sistemu - široka distribucija u tkivima
Krucijalna uloga u odbrani domaćina
Fagocitoza i aktivacija baktericidnih
mehanizama
Prezentacija antigena
Ekspresija CD11b
prirodni imunitet (uloga fagocita) i adaptivni
imunitet (APĆ i efektorske ćelije)
Dendritske ćelije (DĆ)
specijalizovane ćelije za ingestiju antigena i
njihovu prezentaciju limfocitima, prisutne
u
mnogim tkivima i koži
Nezrele DĆ iz krvi i limfe prelaze u tkiva gde vrše
fagocitozu i mikropinocitozu, naglo sazrevaju i
migriraju u regionalni limfni čvor/slezinu gde
prezentuju Ag u sklopu sa MHC molekulom
Mijeloidne i plazmocitne
Nalaze se u
limfoidnim organima u oblastima bogatim T Ly najpotentniji stimulatori T ćelijskog odgovora
nelimfoidna tkiva - nisu sposobne da stimulišu T
ćelijski odgovor, dok se ne aktiviraju i ne migriraju
u limfoidno tkivo
Eksprimiraju CD11c, CD205 (DEC205), MHC II
Sazrevanje DĆ
Mast ćelije
Derivati nedovoljno dobro definisanih krvnih ćelija
Diferencirane u tkivima
Nalaze se u blizini malih krvnih sudova
Oslobađaju molekule koju utiču na vaskularnu permeabilnost
Uključeni u alergijskim reakcijama
Ćelije
uključene u adaptivni imunski odgovor
Antigen specifični limfociti
Specijalizovane antigen prezentujuće ćelije (APĆ)
Efektorske ćelije
Antigen prezentujuće ćelije
Imaju
sposobnost
prihvatanja,
prerade i prikazivanja antigena u
odgovarajućem obliku limfocitima
Profesionalne APĆ – drugi signal
za aktivaciju limfocita
Dendritske ćelije
Makrofagi
B limfociti
Efektorske ćelije
Ćelije
Funkcija
B limfociti (plazmociti)
Produkcija antitela
T limfociti
CD4 T Ly – produkcija citokina
CD8 T Ly – specifična
citotoksičnost
NK ćelije
Nespecifična citotoksičnost
Makrofagi
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
Neutrofili
Urođeni imunitet, efektorske
ćelije adaptivnog imuniteta
• Optimalna interakcija ćelija je neophodna
za fazu prepoznavanja i aktivacije
specifičnog imunskog odgovora.
Ly i akcesorne ćelije su lokalizovani i
koncentrisani u anatomski definisanim
tkivima ili organima, gde se strani antigen
transportuje i koncentriše, pa se na tim
mestima postiže optimalna interakcija.
Tkiva
Organizovano limfoidno tkivo
Digestivnog trakta (GALT)
Tonzile, Pajerove ploče, apendiks
Bronhopulmonalnog trakta
Difuzno limfoidno tkivo
Koža (Dendritične ćelije, T limfociti, Keratinociti)
Sluzokoža (Intraepitelni limfociti, B limfocitiPajerove ploče)
Limfoidni sistem kod čoveka
Limfoidni organi su organizovana tkiva koja
sadrže
veliki
broj
limfocita
u
okviru
nelimfoidnih ćelija
prema funkciji dele se na:
Generativne (primarni ili centralni)
Sekundarne (periferni)
Strukturno i funkcionalno različiti
limfoidni organi i tkiva su povezani krvnim
i limfnim sudovima kojima limfociti
cirkulišu
Generativne (primarni ili centralni)
u kojima imunske ćelije nastaju i funkcionalno sazrevaju
u njih spadaju kostna srž, timus i Fabricijusova burza (kod ptica)
Sekundarne (periferni)
u kojima ćelije imunskog sistema reaguju sa antigenom
u njih spadaju limfni čvorovi, slezina, kožni i mukozni limfoidni organi
Kostna srž
osnovno hematopoetsko tkivo, u kome se stvaraju ćelijski elementi
krvi (Er, Mo, PMN i Tr)
fetalni period - jetra i slezina
starenjem redukcija samo u pljosnatim kostima (grudna kost,
rebra, kičmeni pršljenovi, ilijačne kosti)
Strukturu kostne srži čine hematopoetske i limfopoetske ćelije
različitih razvojnih linija i različitih stupnjeva diferencijacije, ćelije
mikrosredine i vanćelijski matriks
Hematopoeza i limfopoeza dešavaju se pod dejstvom različitih
solubilnih faktora (faktori rasta pojedinih kolonija) i direktnim
ćelijskim kontaktom putem adhezivnih molekula
Fabricijusova bursa je limfoepitelni, primarni
diferencijaciju B limfocita kod ptica i nekih gmizavaca.
organ
za
Timus
centralni limfoidni organ u kome se odigravaju procesi
proliferacije, diferencijacije, selekcije i maturacije nezrelih u
imunokompetentne T limfocite
Timus
Dominantna ćelijska populacija su T Ly
(timociti), prisutne su i ćelije mikrosredine
(epitelne, MF, DĆ, ćelije vezivnog tkiva),
kao i komponente vanćelijskog matriksa
fiziološka involucija timocita
(atrofija parenhima) u
korteksu pa u meduli
Slezina
najveći limfoidni organ, u
gornjem levom kvadrantu
abdomena ispod dijafragme,
na putu krvne cirkulacije,
teška oko 150
Morfo-funkcionalne zone:
kapsula
septe
parenhim
Parenhim čine bela i
crvena pulpa
Slezina je važan filter za brojne
antigene iz cirkulacije, kao i za razgradnju
ostarelih krvnih ćelija (Er i PMN).
Bela
pulpa
gusto
limfatičko
tkivo
cilindričnog oblika, u sredini centralna arteriola i
razlikuju se imunohistološke zone:
1- Periarterijalni omotač (PALS) - T Ly,
započinje ćelijski imunski odgovor na antigene iz
krvi.
2- Limfoidni folikuli su T nezavisne zone
slezine, B Ly. U primarnim folikulima - naivni B
Ly ne produkuju antitela.
Posle antigenske stimulacije primarni
folikuli se uvećavaju, u centru se obrazuje
svetlija zona - germinativni centar - sekundarni
folikuli.
Germinativni
centar
intezivne
proliferacije B Ly, afinitetno sazrevanje i
izotipsko preuključivanje gena za Ig, mesto
stvaranja memorijskih B Ly.
Crvena pulpa venskih sinusoidi, između su
rezidentni MF, T i B Ly, plazmociti, Gr i dr. –
efektorska faza imunskog odgovora započetog u
beloj pulpi.
Marginalana zona ćelijsko vaskularni deo
slezine, između bele i crvene pulpe. mesto ulaska
antigena u slezinu i mesto ulaska T i B Ly iz
krvi.
Limfni čvorovi
uz veće sabirne limfne sudove na
brojnim mestima u organizmu,
filter za Ag iz limfotoka.
Skupovi limfnih čvorova strateški su
raspoređeni u oblastima kao što su
vrat, aksile, prepone, mediastinum i
abdominalana šupljina, koji dreniraju
površinske i dublje regione tela.
•
Somatski LČ su površinski - štite kožu
•
Visceralni LČ su dublji - štite mukozu
Limfni čvorovi
vezivna kapsula, septe dele
parenhim na polja - korteks i
parakorteks
Korteks je periferna oblast LČ
- folikuli sa B Ly sa primarnim i
sekundarnim folikulima
Parakorteks T Ly, ali mogu se
naći i B Ly i limfoidne DĆ
(interdigitantne). Prisustne su i
postkapilarne venule sa visokim
endotelom - HEV strukture mesto ulaska naivnih T Ly iz
cirkulacije u LČ
CD62 L
CD62
HEV
Segregacija B i T
limfocita
nekoliko
aferentnih limfnih
sudova, jedan eferentni limfni
sud
Put cirkulacije Ly kroz LČ je
sledeći:
aferentni limfni sud
limfni čvor
aferentni sinusoidi korteksa i
parakorteksa
sinusoidi medule
eferentni sabirni limfatikusi
glavni eferentni sud ductus
thoracicus
Cirkulacija limfocita kroz limfni sistem
Konstantno kretanje Ly putem
krvi i limfe tj. putem krvotoka i
limfotoka od jednog perifernog
limfoidnog tkiva do drugog, i ako
je potrebno do perifernih mesta
zahvaćenih
inflamacijom,
je
osnova za efikasan
imunski
odgovor na strane antigene
recirkulacija limfocita - kretanje
Ly između različitih lokacija
“Homing” limfocita - određeni
subsetovi Ly selektivno ulaze u
određena tkiva, a ne u neka druga.
Regulisan
je
selektivnom
ekspresijom adhezivnih molekula,
“homing” receptora, na Ly i tkivno
specifičnom ekspresijom liganada
za ove receptore na endotelu
T ćelije recirkulišu da “nađu”
dendritske ćelije sa antigenom
Mirujući
limfocit
Germinativni
centeri
Oblast
folukula
Eferentni
limfatikusi
Aferentni
limfatikusi
HEV
Oblast
parakorteksa
Aktivirani
limfocit
Naivni Ly cirkulišu kroz periferne organe
tražeći strane Ag, i na taj način prolaze
kroz periferne limfoidne organe, gde
imunski odgovor i započinje
Efektorski Ly migriraju na mesto infekcije
gde eliminišu infektivne mikrobe
Plazma ćelija
Recirkulacija
limfocita
Migracija naivnih i
efektorskih T limfocita
Naivni i memorijski T ćelije putuju
različitim putevima
Naivne T ćelije putuju
krvnim i limfnim sudovima
Memorijske T ćelije mogu
da putuju i kroz periferna
tkiva
Karakteristike naivnih, efektorskih i memorijskih limfocita
Aktivirani/efektorski
Naivni limfociti
limfociti
Memorijski
limfociti
T limifociti
Preferencijalno u
periferna limfoidna tkiva
Preferencijalno u inflamirana
tkiva
Preferencijalno u
inflamirana tkiva, mukozu
Efektorske funkcije
Ne
Produkcija citokina; citotoksicna
aktivnost
Ne
Ćelijski ciklus
Ne
Da
+/-
niska
visoka
niska
visoka
niska
Niska ili varijabilna
Adhezivni molekuli: integrini, CD44
niska
visoka
visoka
Hemokinski receptor: CCR7
visoka
niska
varijabilno
CD45RA
CD45RO
CD45RO; varijabilno
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
IgM i IgD
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Uglavnom IgG, IgA, IgE
Relativno nizak
Povećava se tokom odgovora
Relativno visok
Ne
Produkcija antitela
Ne
mali; malo citoplazme
veliki; mnogo citoplazme
mali
Hemokinski receptor: CXCR5
visoka
Niska
?
CD27
Niska
Visoka
Visoka
Migracija
Ekspersija površinskih molekula
Visokoafinitetni IL-2 receptor
homing receptor za limfne čvorove (L-selektin,
CD62L)
Glavna CD45 izoforma (samo kod ljudi)
Morfologija
B limifociti
Membranski imunoglobulin (Ig) izotip
Afinitet produkovanog Ig
Efektorska funkcija
Morfologija
Zašto je važno studirati imunologiju
Razvoj novih vakcina za prevenciju infektivnih bolesti i
tumora
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje
autoimunskih bolesti i alergija
Razvoj novih terapijskih strategija za lečenje leukemija
ili bolesti imunodeficijencija
Popraviti prihvatanje transplantata
Stvranje novih istraživačkih sredstava za proučavanje
molekularnih i ćelijskih interakcija u biologiji
zainteresovan
student
nastavnik