Az immunrendszer felépítése, működése Immunológiai vizsgálatok Dr. Műzes Györgyi Dr. Sipos Ferenc Semmelweis Egyetem ÁOK II. sz. Belgyógyászati Klinika
Az immunrendszer feladata - a saját és nem saját (idegen) struktúrák közötti különbségtétel (az egyéni antigénintegritás védelme) - kórokozó mikroorganizmusok elleni védekezés - a szervezet saját, de megváltozott (tu.) sejtjeinek felismerése, eliminálása
Klinikai immunológia tárgyköre - immunhiányos állapotok (pr./sec.) - allergiás állapotok - autoimmun betegségek (szisztémás/ szerv-/ sejtpecifikus) - immunrendszer daganatai - infekciók és immunitás - transzplantációs immunológia - tumor immunológia - terhesség immunológiája
Az immunrendszer felépítése külvilág szervezet -baktériumok -vírusok -protozoonok -gombák -paraziták -toxinok -iatrogén ártalmak Barrierek -mechanikai -kémiai -biológiai -tumorsejtek -toxinok Veleszületett imm.rendsz. (innate, naív) Adaptív (szerzett) imm.rendsz. -sejtfelszíni és szolúbilis receptorok -elimináció útjai: izoláció, elbontás, bekebelezés
Barrierek mechanikai, kémiai, biológiai védelem bőr: keratin, RNase, DNase, zsírsavak, mikrocid molekulák (defenzinek, katelicidinek), mikrobiom nyálkahártya légzőrendszer: orrszőr, mucus, ciliumok, mikrocid molekulák emésztőrendszer: ph, mucus, enzimek, mikrocid molekulák, mikrobiom urogenitális rendszer: ph, mucus, mikrocid molekulák, folyadék nyomás
A természetes és a szerzett immunrendszer kapcsolata Természetes immunitás Összekötő elemek Szerzett immunitás Fagocyták, monocyták, epithelsejtek TLRs, NOD1/2 receptorok, Mannózkötő fehérje NK-T sejtek Dendritikus sejtek Komplement faktorok B sejtek, BCRs T sejtek (CD4+, CD8+) TCRs
Antigének és receptorok Veleszületett imm.rendsz. sejtes és humorális elemei által felismert mintázatok (PAMPs) kizárólag a kórokozókon jelennek meg, így nem fajlagos eliminációs mechanizmusaik is csak ellenük irányulnak Csírasejtek génállománya által előre meghatározott (preformed) receptorok, gyors immunválaszt eredményeznek Pattern-recognition receptorok (PRRs): Toll-like receptorok (TLRs, 1-11), scavenger receptorok, opszonin receptorok Killer-activáló receptorok (KARs): stresszhez kapcsolódó molekulák ellenőrzése Killer-inhibitoros receptorok (KIRs): sejtfelszíni MHC I. molekulákat ellenőrzi Komplement receptorok: kórokozó fagocitózisa és lebontása Fc-receptorok: az immunglobulinok (antitestek) epitóp kötése a molekula farki részének konformációváltozását okozza, ezáltal lehetővé válik az FcR-hoz való kötődés, majd az elimináció Antigén: olyan molekula, amely felismerésére a szerzett immunrendszer specifikus (T/B-sejt) receptorokkal rendelkezik, és vele szemben aktív immunválaszt fejt ki Immunogén: immunválaszt stimuláló antigén Haptén: csak immunogén carrier molekulához kapcsolódva stimulálja az immunválaszt Tolerogén: immuntoleranciát okoz, immunológiai memóriával társul Szomatikus kromoszómák átrendeződése és mutációja által létrejövő receptorok, időbe telik az immunválasz B-sejt receptorok (BCRs): B-sejt aktiváció, differenciáció plazmasejtté T-sejt receptorok (TCRs): MHC molekula által kötött epitópok felismerése
A veleszületett immunrendszer sejtjei NK-sejtek: a keringésben található lymphocyták 5-10%-a Monocyták/makrofágok: a fvs-ek 5-7%-a, fagocitózisra képes sejtek Dendritikus sejtek: fagocitózisra képesek, lymphoid DC-k, szöveti DC-k, epitheliális DC-k lehetnek
A veleszületett immunrendszer sejtjei Neutrophil granulocyták: a fvsek 40-60%-a Basophil granulocyták/ hízósejtek: a fvs-ek 0-1%-a Eosinophil granulocyták: a fvsek 0-5%-a
A veleszületett immunrendszer funkciói Gyors immunválasz a PRRs által felismert, a szervezetben nem megtalálható mikrobiális struktúrák ellen (PAMPs: lipopolysaccharidok, peptidoglikánok) Fagocitózis (PRRs, opszoninok) Citokin szekréció, leukocyta toborzás (TLRs) Kórokozó internalizációja és apoptotikus sejtek fagocitózisa (Scavenger receptorok) KARs, KIRs aktiváció Szolúbilis védő molekulák (I. típusú interferonok, defenzinek, komplement rendszer, citokinek) Komplement rendszer aktivációja (alternatív és mannán-kötő lektin útvonalak aktivációjával)
A szerzett immunrendszer molekulái A veleszületett imm.rendsz.-rel közös (pl.: citokinek, kemokinek, komplement rendszer) és attól független (BCRs, TCRs) molekulák széles spektrumát alkalmazza Immunglobulinok (Ig): 2 azonos nehézlánc és 2 azonos könnyű lánc diszulfid hidakkal összekötve B-sejtek termelik (BCRs), plazma sejtek termelik és szekretálják A nehéz lánc izotípusa meghatározza az Ig osztályát (IgM, IgD, IgG, IgA, IgE)
A szerzett immunrendszer molekulái IgM: sejtfelszínhez kötött és szolúbilis forma is, pentamer, Agstimulációt követően elsőként termelődik, hatása: antigén immobilizáció (agglutináció), komplement rendszer aktivációja a klasszikus útvonalon keresztül IgD: monomer, B-sejtek felszínén, alig ismert funkció IgG: sejtfelszíni és szekretált forma, IgG1-4 alosztály, a szérumban a legtöbb Ig IgG típusú, hatása: komplement aktiváció, opszonizáció, kórokozó neutralizáció, antitest-függő sejt-mediált cytotoxicitás iniciációja, hyperszenzitivitási reakciók IgA: monomer a szérumban, dimer a szekrétumokban IgE: alacsony szérum koncentráció, a legtöbb IgE a hízósejtek és az eosinophilok felszínén található, az allergiás válaszreakciók kiváltásában van elsődlegesen szerepe
A szerzett immunrendszer molekulái Komplement rendszer (klasszikus út): biokémiai kaszkád, a kórokozók lebontását idézi elő MAC (membrán attack komplex) segítségével
A szerzett immunrendszer molekulái MHC I és II. molekulák (Major histocompatibility complex; HLA: human leukocyte antigen): a B és T sejtek aktivációjához és működéséhez szükséges enzimek és struktúrfehérjék Class I.: minden sejtmaggal rendelkező sejt felszínén jelen van Class II.: DCs, makrofágok, B-sejtek, némely aktivált T-sejt és néhány specializált epithel sejt (thymus, GI traktus) felszínén expresszálódnak TCRs: sejtfelszínhez kötött, epitóp-specifikus αβ (v. γδ) heterodimer polipeptid láncpárok, variábilis és konstans domaint tartalmaznak, peptid-mhc komplexet ismer fel Citokinek: alacsony molekulasúlyú szolúbilis fehérje hírvivők Kemokinek: alacsony molekulasúlyú kemoattraktánsok, fehérvérsejtek mozgását stimulálják Integrinek, szelektinek, addresszinek: bizonyos sejtek közti együttműködést segítik elő CD (cluster of differentiation, >350): CD3: TCR jelátvitel, CD4: peptid-mhc class II. komplexek felismerése (Th sejtek), CD8: peptid-mhc class I. komplexek felismerése (Tc, Ts sejtek)
A nyirokrendszer felépítése Elsődleges nyirokszervek: thymus, csontvelő. Ezekben fejlődnek a lymphocyták Másodlagos nyirokszervek: lép, nyirokcsomók, tonsillák, Peyer plakkok, ILFs, lymphoid aggragátumok Immunogének csapdába ejtése és koncentrálása, keringő immunsejtek egymással kapcsolatba lépnek, a lép kiszűri a vérből a szemcsés anyagokat Nyirokerek és nyirok: a nyirok sejttörmelék és salakanyag, valamint fehérvérsejtek vizes keveréke. A nyirokcsomók megszűrik a nyirkot mielőtt az visszajut a keringésbe.
A nyálkahártyához kötődő nyirokszövet szerveződése Természetes és szerzett immunitás 70% Mucosa-ALT Skin-ALT Vascular-ALT Bronchus-ALT Larynx-ALT Nose-ALT Conjunctiva-ALT Gut-ALT Peyer-plakkok Különálló nyiroktüszők (ILF) Nyiroksejt-aggregátumok (LA) Follikulus asszociált hám (FAE)
Autoimmunitás fogalma Az immunrendszer a szervezet saját alkotóival lép kapcsolatba Szabályozott autoimmun reakciók az egész szervezetben folyamatosan zajlanak, molekuláris és sejtszinten egyaránt Saját antigének: filogenetikailag konzervált szerkezetű, nélkülözhetetlen biológiai funkciójú makromolekulák, mind a tolerancia kiváltásában, mind az autoimmun kórképek kialakulásában megkülönbözetett jelentőségűek Az autoimmunitás az élő szervezet lényegi és elválaszthatatlan része, az immuntolerancia alapja Ugyanakkor számos, az életet súlyosan veszélyeztető autoimmun megbetegedés is előfordul Nyilvánvaló az összefüggés az autoimmun kórképek és az immuntolerancia között, hiszen a betegség -bizonyos saját peptidekkel szemben- a tolerancia megszűnésére, az azt biztosító érzékeny szabályozó folyamatok zavarára vezethető vissza
Az autoimmun betegségek kialakulása
Autoimmun betegségek
Poliszisztémás autoimmun betegségek Népesség 5%-a autoimmun beteg Fontos a korai diagnózis A diagnózis alapját kritériumrendszer képezi (klinikum és laboratóriumi/képalkotó vizsgálatok) Szenzitivitásuk és specificitásuk 90%
Az autoimmun betegségek diagnosztizálása során elkövetett gyakori hibák Túl sokáig tartó tumor- és infekciókutatás Az immunszerológiai eredmények abszolutizálása Késik az adekvát kezelés elkezdése
Immunológiai vizsgálatok Ellenanyaghiány: szérum IgM, IgG, IgA, IgE Izohaemagglutinin titer Diphteria, tetanus antitest Pneumococcus antitest H. influenzae antitest T-sejt hiány: abs. ly-szám Bőrtesztek: tuberkulin, tetanus, diphteria Candida T-sejt markerek (CD3, CD4, CD8), proliferációs készség vizsgálatok (mitogén-, allogén-, antigén-stimuláció), citokintermelés (IL-2, IFNg, TNFa, IL-1, IL-4) NK-sejt működés (citotoxicitás); marker (CD56) Phagocyta-hiány: abs. granulocytaszám NBT-teszt Élesztősejt fagocitózis Sejtletapadás, sejtmozgás vizsgálata Adhezív fehérjék vizsgálata (CD11b/CD18) Baktérium fagocitózis és killing vizsgálat Superoxid termelés vizsgálata NADPH-oxidáz összetevők kimutatása Komplementhiány: összkomplement-aktivitás komplement alkotók vizsgálata (C3, C4)
Antinukleáris antitestek (ANA) vizsgálata Humán HEp-2 sejtvonal Indirekt immunfluoreszcencia (IIF) 1:40 titer nem diagnosztikus 1:160-1:200 titer további labor vizsgálat ANA festődési mintázatnak önmagában nincs diagnosztikus jelentősége Chritidia luciliae (a házilégy ostoros protozoonja, Trypanosomatidae-családba tartozik): kinetoplastban (nagy mitokondrium) cirkuláris dupla szálú DNS, anti-dsdns antitestek vizsgálatára
Antinukleáris antitest pozitivitási mintázatok homogén foltos gyűrűs nukleoláris
C. luciliae teszt
ANA pozitivitással járó állapotok Polysyst. autoimmun betegségek: SLE, PSS, RA, Sjögren syndroma, MCTD, PM/DM) Autoimmun betegek családtagjaiban, tünetek nélkül. Krónikus májbetegségek, tüdőfibrosis, primer pulmonalis hypertonia, 1-es típusú diabetes mellitus, autoimmun pajzsmirigybetegségek. Leukaemiák, lymphomák, szolid tumorok - paraneoplasztikus jelenség! Infekciók: malária, schistosomiasis, trypanosomiasis, tuberculosis, lepra, Salmonella, Klebsiella, EBV, HIV. A normál populáció 1-2%-ban.
ANA alcsoportok ENA (extrahálható nukleáris antigének ribonukleoproteinek, nem-hiszton fehérjék) Anti-Ro/SS-A, Anti-La/SS-B (Sjögren, SLE) Anti-Sm (Anti-Smith, snrnps core units) (SLE) Anti-nRNP/anti-U1-RNP (MCTD, SLE) Anti-scl-70/Anti-topoisomerase I. (PSS) Anti-Jo-1 (PM/DM) Anti-dsDNS (SLE) Anti-hiszton antitestek (gyógyszer indukált lupus, SLE, PSS, RA) Anti-gp210, anti-p62, anti-sp100 (PBC) Anti-centromer antitestek (ACA) (limitált scleroderma, CREST, PBC, Anti-PM-Scl (PM/SSc overlap)
Rheumatoid faktor (RF) IgG Fc-régió elleni antitest, RF-IgG immunkomplexek alakulnak ki 2-es (monoklonális IgM kapcsolódik polyklonális IgG-hez) vagy 3-as (polyklonális IgM kapcsolódik polyclonalis IgG-hez) típusú cryoglobulin is lehet RF Egyéb immunglobulin izotípus is lehet RF Nem specifikus marker
Anti-CCP (anti-ciklikus citrullinált peptid antitestek; ACPA) RF-nél érzékenyebb autoantitest fő epitóp a filaggrin 94-97 %-os specificitás 62-72 %-os szenzitivitás a népesség kb. 2 %-ában igazolható, és ritka egyéb gyulladásos folyamatokban ACPA az RA lényegesen biztosabb markerének tekinthető, általában kedvezőtlen betegséglefolyás, előnytelenebb kimenetel jelzője (többnyire súlyosabb az ízületek károsodás, és alacsonyabb a remissziós ráta)
Anti-neutrophil citoplazmatikus antitest (ANCA) Döntően IgG típusú antitestek Etanolban fixált neutrophilokon immunfluorescens módszerrel mutatják ki, a festődési mintázatot formalin fixált sejteken vizsgálják Festődés alapján megkülönböztethető c-anca (citoplazmatikus; proteináz-3 /PR3/) p-anca (perinukleáris; myeloperoxidáz /MPO/) x-anca (a-anca, atípusos) c-anca p-anca
Mikor kérjünk ANCA vizsgálatot? Glomerulonephritis, különösen RPGN Pulmonalis vérzés vagy tüdő-vese szindróma Cutan vasculitis lázzal, fogyással, myalgiával, arthralgiával, arthritissel Legalább egy nodus a tüdőkben Epistaxis, erosiv nasalis nyálkahártya-laesio Tartós sinusitis vagy otitis Subglotticus trachea stenosis Mononeuritis multiplex vagy egyéb perifériás neuropathia Retroorbitalis szövetszaporulat
Köszönöm a figyelmet!