BUNKY

IMUNITNÉHO SYSTÉMU

Bunky IS

- bunky imunitného systému - LEUKOCYTY- rôzne dlhý čas života - úbytok je dopĺňanýhematopoézou- hematopoéza = formovanie a vývoj červenýcha bielych krviniek z kmeňovej bunky CD34+

// u dospelého jedinca prebieha najmä v kostnej dreni(medulárne) //

- základom hematopoézy je pluripotentnákmeňová bunka ktorá sa diferencuje sa nalymfoidné a myeloidné kmeňové bunky

Hematopoéza- z kmeňových buniek vznikajú progenitorové bunky, ktoré sú nasmerované k diferenciácii na základné typy krvných buniek:

erytrocyty ♦ lymfocytytrombocyty monocytygranulocyty

- Hematopoéza je regulovaná najmä cytokínmi:

¤ IL-3 (multilineage - CSF)¤ GM-CSF¤ M-CSF¤ G-CSF¤ erytropoetín¤ IL-4, IL-5, IL-6, IL-7,IL-8,IL-9

Krvné leukocyty

60%

4%

< 0.2 %

8%

T - Ly

B - Ly

NK bb.

25%

Granulocyty (PMNL)

AgranulocytyLymfocyty

Neutrofilné granulocyty

Eozinofilné granulocyty

Bazofilné granulocyty

Monocyty

* Percentuálne zastúpenie u človeka

*

Recirkulácia Ly

Klasifikácia lymfocytov

PODSTATA:

prítomnosť membránových znakov (rozpoznávacie glykoproteíny) na povrchu bunky – dokazujú sa Abs (špecifická väzba)

1. CD (na všetkých leukocytoch)

2. expresia receptorov na rozpoznávanie antigénov (len na T a B – Ly)

3. MHC antigény

Systém bunkových znakov CD – znak (marker)

CD = cluster of differentiationCD znak => molekula alebo komplex molekúl, ktoré bunka exprimuje;je jedinečný- tieto molekuly nám pomáhajú diferencovať typ (subtyp) bunky, jejmaturačné štádium, stupeň aktivácie, a pod.Názov pozostáva z písmen CD a číslic (napr.: CD3, CD8,...)

CD3 – len na T – Ly (na všetkých subtypoch)

CD4 – TH

CD8 – TC

CD19 – len na B – Ly

CD64 – monocyty

CD66 – PMNLs

CD68 – makrofágy

CD16 – NK bunky

CD40 – dendritické bunky

CD33 – všetky myeloidné bb.

CD znaky leukocytov

protein tyrosine kinase p56lckfunction as a signaling molecule for antigen-specific signal transduction

Polymorfonukleárne leukocyty (PMNL)

- pre zrelé PMNL je charakteristické viaclaločnaté jadro agranuly v cytoplazme

- na základe rozdielneho farbenia granúl rozlišujeme 3 typygranulocytov:

1. Neutrofily – nefarbia sa ani bázickymi ani kyslýmifarbivami

2. Eozinofily – farbia sa acidickými farbivami na červeno

3. Bazofily – farbia sa bázickými farbivami na tmavomodro

NeutrofilyZastúpenie: u človeka ∼ 60 % zo Σ leukocytov (4,3 – 11 x 109/1l krvi)

u hlodavcov ∼ 20 – 25 % z leukocytovVeľkosť: ∼15 μm- nezrelé – tyčka (tvar jadra)- zrelé – segmentované jadroV cytoplazme:- granuly s bakteriocídnymi látkami – primárne (azúrofilné) obsahujúhydrolázy, myeloperoxidázu; sekundárne - obsahujú laktoferín, lyzozým ,alkalickú fosfatázu, kolagenázu...- veľké množstvo glykogénu – zdroj glukózy pri anaeróbnej glykolýze →PMN môžu zostať v poškodenom tkanive s nízkym obsahom O2 , napr. vmieste bakteriálnej infekcieNa bb. membráne:- početné receptory (FcR pre IgG, CR), adhezívne molekuly (integríny,selektíny) a iné GLP molekuly

NeutrofilyVznik – v KD, tam sú zadržiavané asi 5 dní, potom migrujú do krvnéhoobehu a na chemotaktické podnety sa presúvajú do tkanív na miestozápalu- žijú krátko; v krvi polčas 5 hod.- ak sa nezúčastňujú procesu fagocytózy hynú apoptózouFUNKCIA:- základné bb. 1. obrannej línie hostiteľa proti patogénnymmikroorganizmom, cudzorodým bb., a iným látkam – profesionálnefagocyty- fagocytóza – enzýmy primárnych granúl – usmrcujú fagocytované

mikróby– enzýmy sekundárnych granúl – rozkladajú Ag

- obsah granúl sa môže uvoľniť aj extracelulárne po aktivácii PMNimunokomplexom, prostredníctvom Fc receptorov- kľúčová úloha v zápalovom procese (rýchlo sa mobilizujú, uvoľňujúmediátory)- aktivácia neutrofilov in vivo sa prejavuje zvýšenou tvorbou laktoferínu

Neutrofily

Eozinofily- asi 4% zo všetkých PMNL- veľkosť ∼18 μmV cytoplazme:- Eo obsahuje okolo 200 granúl – hlavný bázický proteín (MBP), kyslá fosfatáza, arylsulfatáza, eozinofilná peroxidáza, kationický proteín eozinofilu

- MBP pôsobí toxicky na parazity a nádorové bb., väzbou na bazofilné bb. z nich uvoľňuje histamín

Na membráne – receptory pre IgE a zložky komplementu → dôležitá úloha pri alergických reakciáchFUNKCIA:- veľmi dôležité pri obrane voči parazitárnym infekciám (hlavne proti helmintom v črevnom trakte) i voči nádorovým bunkám a zúčastňujú sa hlavne zápalových reakcií: sú aktivované lymfocytmi- alergické reakcie- schopnosť fagocytózy – podstatne menšia ako PMN

Eozinofily

Bazofily

Výskyt v krvi: < 0.2 % zo Σ Leu

- morfologicky sa podobajú tkanivovým mastocytom, majú za úlohuochranu mukóznych povrchov tela

Cytoplazma:

- granuly obsahujú veľké množstvo zápalových mediátorov(heparín, histamín...); neobsahujú peroxidázu

Na membráne:

- receptory: FcRε (pre IgE)

FUNKCIA:

- alergické reakcie

- nefagocytujú

Bazofily

Mastocyty

Mastocyty (Msc)- tkanivové bunky- veľkosť ∼ 30 μm- mononukleárne bunky s metachromaticky zafarbenými granulami- relatívne malé jadroVýskyt:- len zriedkavo v krvi, väčšinou sú roztrúsené v spojivovom tkanive,hlavne v susedstve krvných, lymfatických ciev a periférnych nervov.- veľký výskyt je blízko epitelových povrchov, ktoré sú vystavenépôsobeniu alergénov vonkajšieho prostredia (dýchací, tráviaci systéma koža )Cytoplazma:- granuly obsahujú veľké množstvo zápalových mediátorov(heparín, histamín...); neobsahujú peroxidázuNa membráne:- receptory FcRε (pre IgE)

MastocytyPokojový Msc Aktivovaný Msc

FUNKCIA:

- Msc ak sú aktivovanénaviazaním antigénu namolekuly protilátky triedy IgE,spúšťajú lokálnu zápalovúodpoveď uvoľnením látok,ktoré ovplyvňujú permeabilitukrvných ciev

- sú hlavnými bunkami prialergických ochoreniach

Monocyty

- veľkosť 12-20 μm, v normálnej krvi 6 - 8%- mononukleárne bb.- okrúhly, inokedy nepravidelný tvar, veľa cytoplazmy a veľké, excentrickyuložené jadro, zriedkavo okrúhle, častejšie nepravidelného tvarupripomínajúce embryo.- Cytoplazma je často vakuolizovaná a farbí sa slabo bazofilne sivo-fialovo. Pri dobrom ofarbení je viditeľná ružovo-červená, bohatá, veľmijemná zrnitosť cytoplazmy.Monocytóza so zvýšením množstva leukocytov je aj priaznivýmsymptómom pri septických procesoch a infekčných ochoreniach.FUNKCIA:- profesionálne fagocyty- APC

* Zrelé monocyty putujú z kostnej drene do krvi, kde zostávajú cca 15-30hodín. Potom adherujú na cievny endotel a opúšťajú krvné riečištediapedézou, premiestňujú sa do tkanív, kde sa premieňajú na makrofágy.

Monocyty

Antigén prezentujúce bunky = APC

(Antigen Presenting Cells)

DENDRITICKÉ BUNKY (DC)

MAKROFÁGY (MØ)

B - LYMFOCYTY

FUNKCIA:

- vychytanie Ag

- spracovanie Ag

- prezentácia Ag peptidov špecifickým T - Ly

MØDC

B - Ly

Makrofágy

Monocyt

V peritoneálnej tekutine

MakrofágyDeterminačné povrchové znaky: CD54, CD68, MHC, Fc receptory, C receptory

Monocyt z krvi → prechod do tkaniva → premena na MØ- mononukleárne fagocyty- dĺžka života 75 dní- antigén prezentujúce bb. = APC- tkanivové MØ – 1. obranná línia hostiteľa

VÝSKYT:- alveolárne MØs v pľúcach- Kupfferove bb. v pečeni- histiocyty v spojivovom tkanive- mikroglia v CNS- osteoklasty v kostiach- peritoneálne a pleurálne MØs v seróznych dutinách- intravaskulárne MØs v endoteli kapilár

Makrofágy

FUNKCIE:

- základné efektorové bb. proti intracelulárnym baktériám, prvokom,vírusom, mnohobb. parazitom, nádorovým bb. a chybným bb. klonom

- schopnosť rozpoznať, vychytať, spracovať a prezentovať antigén

- fagocytóza

- expresia MHC molekúl II. triedy

- produkcia imunoregulačných látok

- schopnosť MØs odovzdávať nešpecifické stimulačné signály

- produkcia reaktívnych molekúl (NO, •OH, O2-1, H2O2)

Dendritické bunkyCD40

VÝSKYT:v nelymfatických periférnych tkanivách

Langerhansove bb. (koža, dlaždicový epitel ústnej dutiny, pažeráku a pošvy)

intersticiálne DC (srdce, obličky)

v cirkulácii

DC v periférnej krvi (0,4 %)

závojnaté bb. (aferentné lymfatické cievy)

v sekundárnych lymfatických tkanivách

vmedzerené DC

v medule týmusu

týmusové DC

Dendritické bunky (DC)

Dendritické bunky (DC)FUNKCIA:

- najvýkonnejšie APC

- schopnosť aktivovať naivné T – Ly

- fagocytóza (častice a mikróby)

- makropinocytóza (solubilné Ag)

Závojnatá DC + Ly

Lymfocyty

Lymfocyty

Ly => malý, stredný, veľký

Malý, zrelý lymfocyt je najmenším leukocytom s rozmermi od 8-12 μm.

Jadro - okrúhly alebo oválny tvar. Zaberá takmer celú bunku a je tvorenýmasami chromatínu, ktorý tvorí hustú kompaktnú sieť a je hrudkovité.

Cytoplazma - obaľuje jadro len uzučkým lemom, farba svetlo modrá

V niektorých tzv. veľkých granulárnych lymfocytoch (LGL) sa nachádzajúv cytoplazme roztrúsené nie početné, červeno- purpurové, azúrofilnégranuly

Lymfocyty

Množstvo lymfocytov:

- v ľudskej krvi tvorí 25 - 30% zo všetkých leukocytov, u detí do 10 rokovmôže množstvo lymfocytov dosahovať 40 - 60%.

- u hlodavcov je pomer lymfocytov a granulocytov opačný ako u človeka

Množstvo lymfocytov môže vzrastať pri ochoreniach endokrinných žliaz(diabetes mellitus), po infekčných a toxických stavoch, TBC a iné.Významná lymfocytóza (pri malom počte leukocytov) je pri chrípke atýfuse.

K zníženiu množstva lymfocytov dochádza v začiatkoch akútnychinfekčných ochorení, pri všetkých ochoreniach vedúcich ku zmenšeniulymfatického tkaniva.

LymfocytyLymfocyty majú množstvo povrchových receptorov schopných viazaťširoké spektrum látok. Tieto zahŕňajú receptory pre cudzie antigény avlastné determinanty MHC systému; imúnne komplexy (komplexy protilátoks antigénmi); komplement; lymfokíny; mitogény (látky stimulujúce mitózu);hormóny; vírusy; a erytrocyty.

Lymfocyty rozdeľujeme do dvoch hlavných tried: T – lymfocyty (65 – 75 %)

B – lymfocyty (20 – 30 %)Sú nerozlišiteľné svetelným mikroskopom, ale na základe ich rôznych povrchovýchznakov (membránovo viazaných proteínov) sa dajú vzájomne odlíšiť pomocouprietokového cytometra.

Podstatou klasifikácie Ly je prítomnosť membránových markerov napovrchu bunky:

1. CD markery

2. Expresia receptorov na rozpoznávanie Ag (BCR, TCR)

T - lymfocyty- zúčastňujú sa na humorálnej a aj bunkami sprostredkovanej imunitnejodpovede

- dávajú sa do súvisu s pocitom „cítiť sa dobre“ (well-being) - kvalita akvantita života môže byť závislá od vhodného počtu zdravých T buniek

- bolo identifikovaných niekoľko subtypov T buniek, ktoré môžu byťodlíšené na základe ich úloh pri imunitných odpovediach:

• TH (helpery) – CD4; regulujú humorálne, aj bunkami sprostredkovanéimunitné odpovede - pomáhajú

• TS (supresory) – CD8; môžu potláčať imunitnú odpoveď

• TC (cytotoxické) – CD8; efektorové bb. s cytolytickým účinkom

• TDH (delayed-type hypersensitivity reaction) - sprostredkujúoneskorený typ hypersenzitivity

TH a TS majú odlišné vlastné antigény, podľa ktorých sa aj identifikujú

T - lymfocyty- TC a TDH bunky sa priamo zúčastňujú na odvrhnutí (rejekcii) tkanivovýchtransplantátov, ktoré sú inkompatibilné s hostiteľom

- spoločný znak T – lymfocytov = T bunkový receptor (TCR)

Aby naivné T bunky boli aktivované antigénom, antigén im musí byťprezentovaný aktivovanou antigén prezentujúcou bunkou, ktorá exprimujeaj ko-stimulačné molekuly.

Antigén je rozpoznaný T-bunkovým receptorom vo forme peptidupripojeného na MHC molekulu na povrchu antigén prezentujúcej bunky(napr. makrofág, alebo dendritická bunka), pretože TCR rozpoznávaantigén vždy len v súčinnosti s molekulami MHC I. alebo MHC II.triedy a ak tieto sú zhodné s vlastnými MHC antigénmi na T bunke (MHCrestrikcia).

Aktivácia T buniek sa uskutoční len vtedy, ak antigén prezentujúce bunkybudú vykazovať ko-stimulačné molekuly CD80 alebo CD86 (viďnasledujúci obrázok).

Figure 2-17

B – lymfocytyCD19

Výskyt: 10-30% lymfocytov v periférnej krvi. Ich podiel v lymfatickejuzline je cca 20%, v tonzilách približne 40% a v slezine 35%.

Sú charakteristické prítomnosťou membránových imunoglobulínov(mIg), ktoré slúžia ako receptory pre antigén = B – cell receptor (BCR)

Pre - B bunky - veľké lymfoidné bunky, dajú sa rozpoznať podľaprítomnosti ťažkých reťazcov imunoglobulínov (μ) v cytoplazme, ale napovrchu bunky nemajú ešte stabilný imunoglobulínový receptor, ktorý jecharakteristický pre zrelé B bunky.

Naivné, zrelé B bunky majú okrem povrchového IgM, IgD ajreceptory pre C3b a Fc fragment IgG

Keď sa B bunky diferencujú a vyvíjajú na zrelé antigén-reaktívne bunky,začínajú na svojom bunkovom povrchu vykazovať molekulymonomérneho imunoglobulínu M. Neskôr môžu byť na membráne Bbuniek vyjadrené aj imunoglobulíny iných tried.

Väčšina cirkulujúcich B lymfocytov vykazuje IgM aj IgD

B - lymfocytyFunkciu B - buniek môžme testovať in vitro tak, že B bunky budemestimulovať mitogénom PWM (pokeweed, Phytolacca americana = druhamerickej buriny), ktorý u normálnych B lymfocytov vyvolá proliferáciu adiferenciáciu až na dospelé plazmatické bunky tvoriace Ig všetkýchtried.Aby k takejto odpovedi došlo musia sa B bunky kultivovať spoločne sTH bunkami izolovanými zo zdravých darcov.Na konci kultivačného obdobia sa tvorba Ig dokáže v supernatantekultivačného média rádioimunologickým testom, zmeraním inkorporácieznačkovaných aminokyselín, napr. 3H tymidínu (dôkaz proliferácie),alebo detekciou imunoglobulínov v cytoplazme pomocou antisér skonjugovaným fluoresceínom (dôkaz diferenciácie).

Plazmatické bunky

Plazmatické bunkyVýskyt: naj> v slezine

Morfológia:

- charakteristické svojim excentricky uloženým jadrom,početnými mitochondriami, množstvom drsnéhoendoplazmatického retikula a nápadným Golgiho aparátom.Týmto je bunka adaptovaná na účinnú produkciu protilátok, čo saprejaví aj na tmavomodro sfarbenej cytoplazme

⇒ vydiferencované, protilátky - syntetizujúce bunky, ktoré sa zanormálnych okolností v krvi nenachádzajú.

⇒ vznik z veľkých, prechodných B lymfocytov po aktivácii malých Blymfocytov antigénom v lymfatických orgánoch imunizovanéhojedinca

⇒ plazmatické bunky žijú len niekoľko dní, kdežto cirkulujúce malélymfocyty sú dlho žijúce (niekoľko rokov)

Plazmatické bunkyNa membráne:

- vykazujú vlastné antigény, ktoré sa nenachádzajú na jej B bunkovýchprekurzoroch, ale nevykazujú žiadne Ia antigény a nemajú anipovrchové Ig prekurzory.

Protilátka, ktorú sekretuje jediná plazmatická bunka (alebo špecifickýklon) môže byť z ktorejkoľvek triedy (napr. IgM, IgG, IgA alebo IgE), alejej antigén - väzbová špecificita bude identická s receptorovou, ktorábola pôvodná na B bunkovom prekurzore.

Primárna imunitná odpoveď- prvý prienik Ag do tela spúšťa tzv. indukčnú fázu - Ag je spracovaný aindukuje diferenciáciu imunokompetentných buniek na prekurzory Blymfocytov syntetizujúcich väčšinou dva typy protilátok, IgM a IgG, zatiaľ čo inébunky získavajú pamäť senzitívnu na tento Ag. Počas rastovej fázy salymfocyty aktívne množia a vylučujú protilátky špecifické pre Ag. Najprv IgM apotom IgG. Za rastovou fázou nasleduje zostupná fáza.Trvanie týchto fáz závisí od druhu, stupňa antigenicity látky a od spôsobu jejprieniku do organizmu.Sekundárna imunitná odpoveď- po druhom podaní toho istého Ag po niekoľkých týždňoch alebo rokochnasleduje tzv. negatívna fáza, ak v sére zostali nejaké protilátky. Tieto vymiznúveľmi rýchlo pre ich bezprostrednú reakciu, ktorou je tvorba komplexu santigénom.Ak je dávka Ag dostatočne vysoká, teda taká, aby antigény neboli spotrebovanépočas tvorby Ag-Ab komplexov, vtedy sa zaháji typická sekundárna odpoveď.Vďaka pamäťovým bunkám je zakódovaná odpoveď voči tomuto antigénu aindukčná fáza je veľmi krátka. Tieto bunky spúšťajú urýchlenú multiplikáciuIgM- a IgG- špecializovaných B lymfocytov (plazmatických buniek), ktoréintenzívne sekretujú protilátky, väčšinou IgG triedy.

Primárna a sekundárna imunitná odpoveď

Primárna a sekundárna imunitná odpoveď

NK bunky

NK bunky CD16, CD56,CD57

- výskyt: 5 – 15 % zo Σ Ly v krvi; slezina- nulové bb. = non – B, non – T- majú Fc receptory- bunková zložka vrodenej imunityFunkcie:- lýza nádorových a vírusom infikovaných bb. (nešpecifická cytotoxicita =bez predchádzajúcej senzibilizácie)- účasť na ADCC reakcii- produkcia cytokínov zapájajúcich sa do regulácie iných procesov- rozpoznávajú cieľové bb. bez MHC restrikcie

- IL-2; IFN zvyšujú proliferáciu a cytotoxickú aktivitu NK bb.- cytopl. granuly obsahujú perforín, granzým a serínovú esterázu

NK bunky - PERFORÍN = cytolytický proteín (GLP)

- k uvoľneniu je potrebný IL-2 a Ca2+

- funkcia: lýza membrány cieľovej b. → smrť bunky

Pre aktiváciu NK bb. sú dôležité ich adhezívne molekuly(membránové lektíny C – typu)

KILLERS = na protilátkach závislé K – bb.

NK a K sa líšia svojimi funkčnými vlastnosťami, ináč súnositeľmi tých istých receptorov a majú rovnakú morfológiu

Trombocyty

Thrombocytes are cells that play a key role in blood clotting. In mammals, thrombocytes are anucleated cell fragments called platelets. Nucleated thrombocytes of nonmammalian vertebrates differ from the mammalian thrombocytes not only in having a nucleus and thus resembling B lymphocytes.