Odporność nieswoista i swoista

Zjawiska odpornościowe
indukowane drogą szczepień
Odporność przeciwzakaźna
Odporność przeciwzakaźna jest jednym z podstawowych
mechanizmów umożliwiających organizmowi funkcjonowanie w
warunkach środowiska naturalnego.
Podstawowe zadania układu odpornościowego
w zakresie ochrony przed chorobami zakaźnymi
 rozpoznanie czynnika infekcyjnego jako obcego ustrojowi
 uruchomienie szybkiej i skutecznej reakcji obronnej
 przekazanie informacji o rozpoznanych antygenach komórkom potomnym
odporność
przeciwzakaźna
nieswoista
swoista
(naturalna, wrodzona)
(nabyta, adaptacyjna)
wytworzona naturalnie
czynna
bierna
wytworzona sztucznie
czynna
adoptywna
bierna
czynnobierna
Odporność nieswoista i swoista
Odporność nieswoista
Odporność swoista
bardzo szybka
nie wymaga wstępnej aktywacji
rozwija się powoli
wymaga kontaktu z antygenem
receptory rozpoznające antygen są
niezmienne
są dziedziczone z pokolenia na
pokolenie
receptory rozpoznające antygen
wykształcają się na nowo w każdej
pierwotnej reakcji immunologicznej
nie są dziedziczone
celem ataku nie są własne struktury
organizmu
może dojść do autoagresji
nie pozostawia trwałej pamięci
immunologicznej
pozostawia trwałą pamięć
immunologiczną
rozwija się niezależnie od odporności
swoistej
do rozwinięcia prawie zawsze wymaga
odporności nieswoistej
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Elementy odporności nieswoistej zapobiegające
wtargnięciu patogenów do organizmu
 bariery mechaniczne (skóra, błony śluzowe układu pokarmowego,
oddechowego, moczowo-płciowego)
 bariery czynnościowe (perystaltyka jelit, aparat rzęskowy dróg
oddechowych, wydzielanie śluzu przez nabłonek, kaszel, kichanie)
 bariery chemiczne (kwasy tłuszczowe na powierzchni skóry, enzymy
- lizozym, pepsyna, kwas solny żołądka, peptydy o działaniu
antybakteryjnym – kryptydyna jelitowa)
 bariery mikrobiologiczne (fizjologiczna flora bakteryjna)
 przeciwciała IgM wytwarzane przez limfocyty B1 (obecne w
wydzielinie śluzowo-surowiczej nabłonka)
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Elementy odporności nieswoistej działające po przerwaniu
ciągłości zewnętrznych barier ochronnych
Działanie ukierunkowane na powszechnie występujące
antygeny patogenów
•
•
•
•
•
dwuniciowy RNA replikujących się wirusów
niemetylowane sekwencje DNA (CpG) bakterii
peptydoglikan ściany komórkowej bakterii
lipopolisacharyd (LPS) ściany komórkowej bakterii G –
kwasy tejchojowe ściany komórkowej bakterii G +
• oligosacharydy zawierające mannozę ściany komórkowej drożdży
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Elementy odporności nieswoistej działające po przerwaniu
ciągłości zewnętrznych barier ochronnych
 Makrofagi
•
•
•
•
zasiedlają wszystkie tkanki i narządy
działają jako komórki fagocytarne
prezentują antygeny limfocytom Th
wydzielają cytokiny
Działają na pograniczu odporności nieswoistej i swoistej –
umożliwiają zapoczątkowanie i właściwy rozwój swoistej odpowiedzi
immunologicznej.
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Elementy odporności nieswoistej działające po przerwaniu
ciągłości zewnętrznych barier ochronnych
 Granulocyty obojętnochłonne (neutrofile)
• krążą w krwiobiegu
• mają zdolność gromadzenia się w miejscu uszkodzenia tkanek
• działają jako komórki fagocytarne
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Elementy odporności nieswoistej działające po przerwaniu
ciągłości zewnętrznych barier ochronnych
 Komórki NK (naturalne komórki cytotoksyczne)
• krążą w krwiobiegu, zasiedlają też różne tkanki
• zabijają komórki zakażone wirusem - uwalniają perforyny i
granzymy, indukują apoptozę
• wydzielają interferon gamma (IFN-γ) – działają na makrofagi i
limfocyty Th
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Elementy odporności nieswoistej działające po przerwaniu
ciągłości zewnętrznych barier ochronnych
 Komórki dendrytyczne
• występują w skórze i tkankach limfatycznych (strefa grasiczozależna
węzłów chłonnych, ośrodki rozmnażania limfocytów B w tkankach
limfatycznych)
• prezentują antygeny limfocytom Th
• przechowują na swojej powierzchni nienaruszone antygeny
umożliwiając ich wiązanie przez limfocyty B
Działają na pograniczu odporności swoistej i nieswoistej.
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Elementy odporności nieswoistej działające po przerwaniu
ciągłości zewnętrznych barier ochronnych
 Układ dopełniacza
• grupa ok. 30 białek surowicy i płynów tkankowych
• białka są aktywowane łańcuchowo przez kompleks antygenprzeciwciało
• wykazuje aktywność bakteriolityczną i cytolityczną (pierwotniaki,
komórki zakażone wirusem) – tworzenie kanałów w błonie
komórkowej
• wykazuje aktywność chemotaktyczną wobec neutrofilów
• aktywuje komórki żerne (zwiększa ich właściwości fagocytarne)
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Inicjacja aktywacji dopełniacza przez kompleks
antygen-przeciwciało
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Ułożenie przestrzenne składników dopełniacza w
kompleksie atakującym błonę (C5b-9)
Odporność nieswoista
(naturalna, wrodzona)
Elementy odporności nieswoistej działające po przerwaniu
ciągłości zewnętrznych barier ochronnych
 Układ dopełniacza
• wzmaga odpowiedź humoralną
(C3b i C4b – antygen-przeciwciało – limfocyt B)
• bierze udział w rozwoju pamięci immunologicznej
(C3b i C4b – antygen-przeciwciało – komórka dendrytyczna)
Przykład ścisłego powiązania między nieswoistymi i swoistymi
mechanizmami odporności.
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
Elementy odporności swoistej
 Limfocyty T
 Limfocyty B
 Przeciwciała (immunoglobuliny)
Działanie ukierunkowane na antygeny charakterystyczne dla
poszczególnych gatunków drobnoustrojów.
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
Elementy odporności swoistej
 Limfocyty T i B
• wywodzą się ze wspólnej komórki macierzystej pochodzącej ze szpiku
kostnego
• limfocyty T dojrzewają w grasicy (thymus)
• limfocyty B dojrzewają w szpiku kostnym (bone marrow)
• w wyniku selekcji negatywnej, w trakcie różnicowania, ginie 90%
limfocytów T i B
• w wyniku selekcji pozytywnej powstaje pula (10%) limfocytów
immunokompetentnych
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
 Limfocyty T
Th
Tc
Treg
pomocnicze
cytotoksyczne
regulatorowe
ułatwiają aktywację,
proliferację i różnicowanie
limfocytów B,
prekursorów limfocytów Tc,
pobudzają makrofagi
wykazują bezpośredni efekt
cytotoksyczny wobec
komórek zakażonych
patogenem
wewnątrzkomórkowym
hamują odpowiedź
immunologiczną
kontakt bezpośredni,
wydzielanie cytokin
kontakt bezpośredni
wydzielanie cytokin
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
 Limfocyty Th
Th1
Th2
wspomagają odpowiedź typu
komórkowego
wspomagają odpowiedź typu
humoralnego
stymulacja cytotoksyczności
limfocytów Tc,
aktywacja makrofagów
stymulacja wzrostu i różnicowania
limfocytów B
wirusy, bakterie rozwijające się
wewnątrzkomórkowo, pierwotniaki
rozwijające się wewnątrzkomórkowo
bakterie rozwijające się
zewnątrzkomórkowo
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
 Limfocyty B
• wiążą wolne antygeny
• prezentują antygeny limfocytom T
(w celu uzyskania pomocy limfocytów Th w wytwarzaniu przeciwciał)
• różnicują się do komórek plazmatycznych syntetyzujących
immunoglobuliny
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
 Immunoglobuliny (przeciwciała)
• mają zdolność swoistego rozpoznawania i łączenia się z antygenem
• występują w postaci wolnej w płynach ustrojowych
• występują w formie związanej jako receptory limfocytów B
• są zbudowane z 4 łańcuchów polipeptydowych (2 lekkich i 2 ciężkich)
• wyróżnia się 5 klas przeciwciał – IgA, IgD, IgE, IgG, IgM
• swoistość przeciwciała wynika z konfiguracji przestrzennej części
zmiennych łańcuchów ciężkich i lekkich (wiązanie różnych epitopów)
• przeciwciała o tej samej swoistości mogą mieć różne powinowactwo do
antygenu (różny stopień dopasowania do epitopu)
Schemat budowy immunoglobuliny
Fab – fragment wiążący antygen
Fc – fragment krystalizujący
V – część zmienna
C – część stała
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
Właściwości immunoglobulin
 wiążą antygeny na powierzchni komórek zakażonych wirusami oraz na
powierzchni niektórych mikroorganizmów i indukują ich zniszczenie
poprzez:
•
•
•
aktywację dopełniacza
indukcję immunofagocytozy (Fc)
indukcję cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał (Fc)
 wiążąc antygen na powierzchni mikroorganizmów mogą blokować ich
wnikanie przez nabłonek
 wiążąc toksyny mogą blokować ich działanie
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
Właściwości immunoglobulin
 IgA
•
•
•
•
wytwarzane miejscowo w sąsiedztwie nabłonka
wydzielane wraz z wydzielinami śluzowo-surowiczymi
przekazywane wraz z siarą i mlekiem matki noworodkowi
główny element obrony błon śluzowych przed inwazją mikroorganizmów
 IgD
•
występują jako receptory immunoglobulinowe na powierzchni dziewiczych
limfocytów B
 IgE
•
•
wiążą się z receptorami Fc na powirzchni komórek tucznych
biorą udział w rozwoju reakcji alergicznych
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
 IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4)
•
•
•
•
•
•
w największym stężeniu występują w surowicy krwi
przechodzą przez łożysko – odpowiadają za odporność bierną płodu i
noworodka
indukują cytotoksyczność komórkową zależną od przeciwciał (FcR-NK)
indukują immunofagocytozę (FcR-makrofag, FcR-neutrofil)
inicjują aktywację dopełniacza
wiążą i inaktywują toksyny
 IgM
•
•
•
•
•
występują jako receptory immunoglobulinowe na powierzchni dziewiczych
limfocytów B
syntetyzowane w początkowej fazie odpowiedzi immunologicznej
(wydzielnicze – surowica krwi)
wykazują małe powinowactwo do antygenu
wiążą wiele epitopów antygenu (pentamer)
inicjują aktywację dopełniacza
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
Pierwotna i wtórna odpowiedź immunologiczna
 pierwotna odpowiedź immunologiczna
dziewicze limfocyty T i B
–
•
rozwija się wolno
•
przeważają przeciwciała o niskiej swoistości (IgM)
aktywacji
podlegają
 wtórna odpowiedź immunologiczna – kiedy dochodzi do pobudzenia
antygenami, z którymi wcześniej układ odpornościowy miał kontakt
•
•
•
zależna jest od komórek pamięci (limfocytów T i B)
pojawia się szybciej
przeważają przeciwciała o wysokiej swoistości (IgG)
•
nie ma praktycznie wpływu na limfocyty dziewicze
Odporność swoista
(nabyta, adaptacyjna)
Pierwotna i wtórna odpowiedź immunologiczna w
zakresie przeciwciał klasy IgG
Pamięć immunologiczna
Skłonność organizmu do przyspieszonej i bardziej
efektywnej odpowiedzi immunologicznej podczas
ponownego kontaktu z antygenem, nawet po wielu
latach od pierwszego kontaktu.
Hipotezy tłumaczące długotrwałość pamięci
immunologicznej
 limfocyty pamięci są długowieczne
 antygen wywołujący odpowiedź pierwotną pozostaje przez długi
okres związany na powierzchni komórek dendrytycznych –
nieustannie stymulując rozpoznające go limfocyty
 limfocyty pamięci są nieustannie pobudzane przez antygeny
reagujące krzyżowo
Pamięć immunologiczna
Limfocyty B pamięci
 powstają w trakcie pierwotnej odpowiedzi immunologicznej
 są liczniejsze od limfocytów B dziewiczych
 ich receptory immunoglobulinowe mają większe powinowactwo do
antygenu
 mają więcej cząsteczek MHC klasy II
 łatwiej ulegają aktywacji
 dłużej żyją
Pamięć immunologiczna
Powstawanie limfocytów B pamięci
Pamięć immunologiczna
Limfocyty T pamięci
 powstają w trakcie pierwotnej odpowiedzi immunologicznej
 ich receptory immunoglobulinowe mają takie samo powinowactwo
do antygenu jak receptory dziewiczych limfocytów T
 charakteryzują
się
zwiększoną
ekspresją
cząsteczek
powierzchniowych biorących udział w adhezji do komórek
prezentujących antygen
•
•
•
łatwiej ulegają aktywacji
szybciej proliferują
wydzielają więcej cytokin
Pamięć immunologiczna
Powstawanie limfocytów T pamięci
Odporność zbiorowiskowa
Istotą odporności zbiorowiskowej jest zmniejszenie się
szans zachorowania osobnika nieuodpornionego wraz
ze wzrostem ilości osobników uodpornionych w danej
populacji
 pojęcie to ma zastosowanie jedynie do chorób szerzących się drogą
zakażenia jednych osobników przez innych
 próg odporności zbiorowiskowej – odsetek osób uodpornionych w
populacji, po osiągnięciu którego liczba nowych zakażonych
zaczyna się zmniejszać