MECHANIZMY OBRONNE USTROJU •Bariery nabłonkowe Podstawy komórkowe odpowiedzi immunologicznej * sygnały •Komórki NK (naturalni zabójcy) – morfologicznie należą do limfocytów •Komórki rozpoznające wzorzec Sygnały: Mechanizm immunologiczny (limfocyty, - Interleukiny komórki prezentujące antygen, makrofagi) - Cytokiny Komórki uczestniczące w nieswoistych reakcjach obronnych posiadają receptory rozpoznające wzorzec (RRW) są to obszary makrocząstek występujące w mikroorganiznach a nieobecne u człowieka. RRW rozpoznają: • Specyficzne związki obecne w komórkach bakteryjnych (lipopolisacharyd, glikany bogate w mannozę, peptydoglikan, flagellina, pilina) • Obecne w komórkach grzybów: glikolipidy, zymosan • Bakteryjny DNA • Kwasy nukleinowe wirusów (DNA i RNA) obecnie znamy ponad 1000 wzorców rozpoznawanych prze RRW Typy RRW: • Związane z endocytozą – nasilają fagocytozę mikroorganizmów • Sygnalizacyjne - związanie receptora ze wzorcem przekazuje sygnał uruchamiający ekspresję genów dla produkcji cytokin. Do tej klasy receptorów należą: • receptory typu toll – TLR (toll like receptors) • Receptor CD14 • receptory cytoplazmatyczne typu NOD Komórki prezentujące antygen (antigen presenting cells) APC: Ich zadanie prezentacja antygenów limfocytom Th 1. PROFESJONALNE (działają spontanicznie) • makrofagi (wszechobecne) • • komórki dendrytyczne (narządy limfatyczne) komórki Langerhansa (naskórek, niektóre nabłonki – jama ustna, drogi oddechowe) Limfocyty B • W R O D Z O N E •Czynniki osoczowe – komplement •Białka ostrej fazy •gorączka * typy odpowiedzi * komórki •Ostry stan zapalny (neutrofile, makrofagi, mastocyty, inne komórki pola zapalnego) 2. NIEPROFESJONALNE (wymagają stymulacji cytokinami) • komórki śródbłonkowe • fibroblasty • komórki mezogleju • APC profesjonalne (z wyjątkiem limfocytów posiadają receptory rozpoznające wzorzec (układy cząsteczek występujące u patogenów a brak ich u człowieka) Kom. APC wyłapują antygen (lub powstaje on wewnątrzkomórkowo) a następnie prezentują go na swej powierzchni (wraz z antygenem MHC) limfocytom T. Nabyte (swoiste) wysoce efektywne PODSTAWOWE POJĘCIA Z ZAKRESU IMMUNOLOGII •Antygen – substancja wysokocząsteczkowa: np. białko, lipopolisacharyd, zdolna do wywołania odpowiedzi immunologicznej (z wyjątkiem tzw haptenu - niskocząsteczkowy) •Determinanta antygenowa (epitop) – mały fragment cząstki (5-15 aminokwasów, 5-8 reszt cukrowcowych) rozpoznawany przez receptory limfocytów. Duże cząstki antygenów mogą mieć wiele epitopów różniących się immunogennością. •Przeciwciała (immunoglobuliny): białka tworzone przez aktywowane limfocyty B plazmocyty, wiążące specyficznie antygeny (ich epitopy). Klasy immuglobulin: IgG, IgM, IgA, IgD, IgE •Antygeny: - własne charakterystyczne dla indywidualnej osoby: w indukcji odpowiedzi immunologicznej podstawowymi są antygeny zgodności tkankowej MHC I (cechują wszystkie jądrzaste komórki ustroju) i MHC II (występujące na komórkach układu immunologicznego zdolnych do prezentacji antygenu - APC). - obce (konwencjonalne) np. drobnoustrojów. Subpopulacje limfocytów: • Limfocyty B – komórki efektorowe w odpowiedzi typu humoralnego • Limfocyty T - komórki efektorowe w odpowiedzi typu komórkowego - Th (pomocnicze) - Ts (supresyjne) = Treg (regulatorowe) - Tc (cytotoksyczne) NK (naturalni zabójcy). Posiadają receptory rozpoznające MHC, Nieswoiście zabijają obce komórki (obce antygenowo) zwłaszcza pokryte przeciwciałami (ADCC) Białka błonowe typowe dla limfocytów i ich podtypów: limfocyty TH CD4 (CD 17 zwiększające odpowiedź zapalną) limfocyty TC CD8 limfocyty Treg CD4+CD25 1 Odpowiedź humoralna: LIMFOCYTY POMOCNICZE (Th) Zawierają receptory TCR rozpoznające cząstki MHC II wraz z epitopami) prezentowane na powierzchni komórek prezentujących antygeny. Istnieją odmienne podtypy komórek Th: Th1 i Th2 oraz Th17 Limfocyty Th2 uczestniczą w odpowiedzi humoralnej, stymulują ekspansję klonalną limfocytow B powstawanie plazmocytów i produkcję przeciwciał, w tym IgE aktywujących mastocyty, bazofile i eozynofile; natomiast w minimalnym stopniu wpływają na aktywność makrofagów, działają w stosunku do patogenów pozakomórkowych w tym pasożytów przewodu pokarmowego Limfocyty Th1 odpowiadają głównie na patogeny wewnątrzkomórkowe: wirusy, niektóre bakterie, jednokomórkowe pasożyty. Silnie aktywują makrofagi, kostymulują powstawanie limfocytów cytotoksycznych (Tc CD8+) głównych komórek efektorowych odpowiedzi komórkowej • Limfocyty B przyłączają wolny (względnie zdeponowany na powierzchni grudkowych komórek dendrytycznych) i prezentują go łimfocytom Th2 czynią to także inne komórki APC. • Rozpoznanie antygenu przez limfocyty Th2 (ich aktywacja) • Aktywacja limfocytów B przez aktywowane limfocyty Th2 (poprzez produkcję odpowiednich cytokin) • Proliferacja limfocytów B (klon). Różnicowanie limfocytów B w komórki plazmatyczne • Produkcja swoistych przeciwciał (immunoglobulin) przez komórki plazmatyczne Odpowiedź komórkowa: • • Rozpoznanie antygenu przez limfocyty T ( naTc) Proliferacja limfocytów T i ich różnicowanie w limfocytyTc („naiwne”) • Aktywacja limfocytów Tc przez limfocyty Th1 (przez produkcję odpowiednich cytokin) • Przyleganie limfocytów Tc do komórek posiadających obce antygeny • Zabijanie zaatakowanych komórek (perforyny, granzymy) ODPOWIEDŹ KOMÓRKOWA INDUKCJA ODPOWIEDZI HUMORALNEJ INDUKCJA Panel interleukin produkowanych przez aktywowanego limfocyta Th2 Th2 CD4+ FAZA WYKONAWCZA MAKROFAG Th1 Th2 MHC II MHC I MHC II Apop - toza k. plazmatyczne Limfocyt CD8 cytotoksyczny k. pamięci B Limfocyt B jako prezenter antygenu makrofag ATAK LIMFOCYTA CYTOTOKSYCZNEGO NA KOMÓRKĘ DOCELOWĄ (ODPOWIEDŹ KOMÓRKOWA) AKTYWACJA MAKROFAGÓW W ODPOWIEDZI KOMÓRKOWEJ (przez aktywowowane limfocyty Th1 produkujące INFγ) Makrofag (zainfekowany) bakterie Makrofag Aktywowane limfocyty Th1 (produkcja INFγ) (aktywacja przez INFγ): autostymulacja przez TNFα zniszczenie bakterii 2 Limfocyty regulatorowe (Treg), typy i czynność Komórki związane z procesami odpornościowymi występujące w normalnej miazdze zęba •Wyróżniamy ich dwa typy: nTreg (naturalne, powstające w grasicy) oraz iTreg (indukowane, powstające na obwodzie) Limfocyty T (wszystkie typy) •Normalnie istnieje równowaga między limfocytami Treg a limfocytami T efektorowymi •Komórki dendrytyczne (DC) – komórki o wysokiej ekspresji MHC II (APC), zlokalizowane dużej mierze blisko zębiny (pomiędzy odontoblastami). Ich czynność może być dodatkowo regulowana czynnikami krwiopochodnymi i neuropochodnymi (kolokalizacja z okienkowatymi kapilarami warstwy odontoblastów i nagimi włóknami nerwowymi). •Zaburzenie równowagi prowadzi albo do nasilenia stanów zapalnych: alergii, chorób z autoagresji, albo do nadmiernej tolerancji: obniżenia odporności, wzrostu nowotworów. •Mechanizm immunoterapii (odczulania, zazwyczaj przez podawanie śródskórne określonego antygenu) polega na generacji Treg. •Treg powodują, że pewne drobnoustroje (komensale, symbionty) są tolerowane a inne (patogenne) wywołują reakcję obronną. Czynnikiem pozwalającym rozróżnienie obu, są tzw. „sygnały zagrożenia”, wysyłane przez uszkodzone patogenami komórki ustroju. •Makrofagi (przeważnie o lokalizacji okołonaczyniowej •W normalnej miazdze prawie brak limfocytów B, pojawiają się one (opisano nawet plazmocyty) w stanach zapalnych (dochodzi wtedy do lokalnej produkcji przeciwciał) •W ostrych stanach zapalnych dominują granulocyty (głównie neutrofile) •Różnice w porównaniu z innymi obszarami: - brak mastocytów (uwalnianie czynników wazoaktywnych powodowłoby zabójczy wzrost ciśnienia w zamkniętej przestrzeni jamy zęba - brak w otoczeniu nabłonka (stąd brak komórek Langerhansa), stanowiących podstawę rozpoznawania zewnętrznych antygenów. Ich rolę przejmują miazgowe DC. Miazga zęba: lokalne mechanizmy obronne cd.. Wrodzone i adaptatywne (nabyte) reakcje immunologiczne miazgi zęba •w przypdku inwazji bakteryjnej zostaje pobudzona odporność wrodzona •w przypadku niepowodzenia włączone zostają mechanizmy odporności nabytej: komórkowej i humoralnej (produkcja swoistych przeciwciał) • Składowe odporność wrodzonej miazgi zęba obejmują: Zestawienie reakcji wrodzonych i nabytych Odporność wrodzona *W wyniku zakażenia bakteryjnego, próchnicy a nawet zabiegów stomatologicznych dochodzi w odontoblastach a także w fibroblastach a nawet kom.śródlonkowych (posiadają receptory rozpoznające wzorzec - TLR) do aktywacji genów odpowiedzialnych za wytworzenie cytokin i receptorów cytokinowych *Odontoblasty przyciągają niedojrzałe komórki dendrytyczne (DC); poniżej opracowywanych ubytków i pod zmianami próchniczymi dochodzi do ich gromadzenia. *Niedojrzałe DC rozpoznają patogeny poprzez receptory rozpoznające wzorzec (TLR) i rozpoczynają produkcję cytokin (odmiennego rodzaju), zarówno nasilających odporność wrodzoną jak i wzmacniających reakcje nabyte (zarówno komórkowe jak i humoralne). W efekcie dochodzi do aktywacji innych komórek układu odpornościowego – pomost między zjawiskami odporności wrodzonej i nabytej. •Komórki : niedojrzałe komórki dendrytyczne, komórki NK Odporność nabyta: •Ich cytkiny i chemokiny *Limfocyty T aktywowane entygenami prezentowanymi przez APC i/lub cytokinami różnicują się w aktywne formy komórek efektorowych: CD4Th, CD8 Tc, Treg, Tm): p. następne przeźrocze • neuropeptydy i zapalenia neuropochodne *Gdy zmiany próchnicze zbliżają się do miazgi, liczba limfocytów B razem z limfocytami CD4 wzrasta. Limfocyty B, oprócz oczywistej funkcji produkcji przeciwciał, działają jako APC, modulują czynność DC, i w odpowiedzi na patogeny produkują szereg cytokin: IL-10, IL-4, i IFN-gamma • odmiazgowy przepływ płynu kanalikowego • wewnątrz kanalikowe odkładanie się immunoglobulin • w ostrych stanach zapalnych granulocyty (zwł. neutrofile) *Normalna miazga zęba (u człowieka) zawiera mało (jeśli w ogóle) mastocytów, w miazdze zapalnej mastocyty stają się liczne * Nie uczestniczą w reakcjach nadwrażliwości (w miazdze jest bardzo niski poziom IgE) •Zawierają natomiast cytokiny prozapalne (TNF, IL-1) i uwalniają silnie działające immunoregulatory, w tym wpływające na dojrzewanie DC oraz na przechodzenie ostrych stanów zapalnych w przewlekłe. Aktywowane limfocyty Th: Miazga zęba odontoblastyzębina * opuszczają węzeł i drogą krwi osiągają miazgę a lokalna reakcja zależy od typu antygenu. * komórki pamięci są stymulowane na Odsłonięta miejscu (lokalnie przez APC miazgi) powierzchnia zebiny Materiał antygenowy przechodzi przez kanaliki zębinowe Węzeł limfatyczny k. dendrytyczne (APC): * wyłapują antygen, opuszczają miazgę i drogą limfy dostają się do regionalnych węzłów chłonnych. * tam prezentują fragmenty antygenu (w połączeniu z MHC II) antygenowo swoistym limfocytom Th. 3