Układ odpornościowy płodu i noworodka Bydgoszcz 2017 Układ odpornościowy powstaje po to, aby chronić nas przed patogenami OBCE OBCE OBCE Immunologia ciąży • Dlaczego układ odpornościowy matki nie odrzuca płodu, który jest dla niej organizmem semiallogenicznym ? • Zahamowanie systemowej odpowiedzi przeciw antygenom ojcowskim Immunologia ciąży • Rola matczynych komórek dendrytycznych fagocytujących apoptotyczne komórki trofoblastu złuszczalne z powierzchni łożyska (proces apoptozy od 5-6 tyg ciąży) • W III trymestrze ciąży do krążenia matki dostaje się kilka gramów (!!) apoptycznych komórek trofoblastu dziennie – 6% DNA izolowanego z krwi ciężarnej kobiety stanowi materiał genetyczny płodu • Fagocytujące apoptotyczne komórki trofoblastu złuszczane z powierzchni łożyska komórki dendrytyczne indukują anergię limfocytów i powstanie limfocytów T regulatorowych Mechanizmy immunologiczne w czasie ciąży MATCZYNA OPOWIEDŹ IMMUNOLOGICZNA TKANKI PŁODOWO-ŁOŻYSKOWE ZAKAŻENIE GM-CSF IL-3, IL-4, IL-10 IFN-γ, TNF-α , IL-2 Czynnik blokujący indukowany progesteronem NK, LAK IL-4, IL-10 PORONIENIE ZDROWA CIĄŻA Wg. Senatorski G. Immunologia kliniczna. Wyd. Czelej. Lublin 2009 Dojrzewanie odpowiedzi immunologicznej przebiega równolegle do różnicowania i dojrzewania narządów limfoidalnych • Prekursorowe komórki makrofagowe i dendrytyczne występują już od 4 do 6 tygodnia ciąży w ścianie pęcherzyka żółtkowego, • W 7 tygodniu makrofagi pojawiają się we krwi • Od 15-16 tc makrofagi w szpiku kostnym • Komórki NK są obecne w wątrobie płodowej około 7-9 tc, a we krwi w 28 tygodniu. Dojrzewanie odpowiedzi immunologicznej przebiega równolegle do różnicowania i dojrzewania narządów limfoidalnych • Prekursory zdeterminowanych komórek linii T można wykryć w pęcherzyku żółtkowym i wątrobie zarodka w 6-7 tygodnia rozwoju prenatalnego, • W 8-9 tc limfocyty CD3+CD4+CD8+ TCR+ obecne są w grasicy • Prolimfocyty B najwcześniej pojawiają się w wątrobie płodowej w 7-8 tc a między 11-16 tc można je wykryć w śledzionie, około 30 tc rozpoczyna się różnicowanie wewnątrzszpikowe komórek B. Dojrzewanie odpowiedzi immunologicznej przebiega równolegle do różnicowania i dojrzewania narządów limfoidalnych • Pierwsze węzły limfatyczne powstają około 3 miesiąca z przekształconych worków limfatycznych. • Początek rozwoju układu naczyniowego limfatycznego przypada na 5 tydzień życia zarodkowego Grasica - ontogeneza - zawiązek grasicy (ok. 32 dnia) Wykształcenie w 4-5 tyg. życia płodowego, 6-7 tydz. rozwój nabłonka grasicy; w 8 tyg. część korowa i rdzenna - podjęcie czynności hormonalnej, w 10 tyg. pierwsze tymocyty (progenitory limfocytów T już w 7-8 tyg), w 15 tyg.; 75% limfocytów w grasicy to limfocyty T; Grasica - ontogeneza - 3 kieszonka skrzelowa, - 4 kieszonka skrzelowa, - grasica Grasica - dojrzewanie limfocytów T • Jest narządem, w którym dochodzi do dojrzewania limfocytów T • Ponad 90% dojrzewających komórek jest eliminowanych. • Pozostałe (ok. 1%) opuszczają grasicę i zasiedlają narządy limfatyczne lub krążą we krwi • W wyniku selekcji pozytywnej dochodzi do tzw. restrykcji MHC, czyli nastawienia limfocytów T na rozpoznawanie w przyszłości antygenów prezentowanych przez ich własne cząsteczki MHC Dojrzewanie limfocytów T • Selekcja negatywna i pozytywna to najbardziej fascynujące zjawiska immunologii odpowiedzialne za utrzymanie tolerancji na atygeny własne • Paradoksem jest, że selekcja wyłania pulę limfocytów rozpoznających obce antygeny w połączeniu z własnymi cząsteczkami MHC (nawet takimi, których nie będą miały okazji rozpoznać) • Grasica jest niezbędna do prawidłowego działania układu odpornościowego Niedotlenienie i ciężkie infekcje okołoporodowe, stres zabiegów operacyjnych i znieczuleń prowadzą do hipotrofii grasicy Płód wcześnie staje się immunokompetentny • 6 tydz. wykrywalna synteza składników dopełniacza • 11 tydz. przeciwciała IgM w surowicy podczas zakażenia • 11 tydz. odpowiedź tymocytów na mitogeny • 12-14 tydz. neutrofile obecne w krwi • 14 tydz. odpowiedź limfocytów na mitogeny • 17 tydz. endogenne IgG w surowicy podczas zakażenia • Chociaż płód staje się immunokompetentny dość wcześnie to jest podatny na zakażenia bakteryjne i wirusowe poprzez transfer przezłożyskowy • Zakres zakażenia zależy od zależnej od wieku płodowego i dojrzałości układu odpornościowego • Układ odpornościowy płodu uczy się tolerancji na wszystko z czym się styka, w tym antygeny matki i własne narządy, zamiast walczyć ze wszystkim co obce Mold JE i wsp. Fetal and adult hematopoietic stem cells give rise to distinct T cell lineages in humans. Science. 2010 Płód ma niedojrzały układ odpornościowy Obniżona cytotoksyczność limfocytów T zwiększa podatność, w stopniu większym niż matka, na zakażenia wirusowe poprzez transfer przezłożyskowy (CMV, HSV, HIV) Zmniejszona aktywność komórek Th1 przeciwko patogenom wewnątrzkomórkowym (listerioza, toksoplazmoza Płód nie jest bezbronny • Chroni go bariera łożyskowa • Wytwarza czynniki • • immunoregulacyjne (AFP, IFN-, IFN-, NS, veto) Jest zdolny do uruchomienia odpowiedzi humoralnej i komórkowej Otrzymuje IgG w czasie ciąży Transport (czynny) matczynych IgG • Transfer rozpoczyna się ok. 12 tyg. życia płodowego • Najbardziej efektywnie transportowane jest IgG1 (IgG1>IgG4>IgG3>IgG2) • W procesie transportu uczestniczą tzw. noworodkowe receptory dla fragmentu FcIgG typu III obecne na komórkach syncytiotrofoblastu oraz typu I i II związane z komórkami Hofbauera (makrofagi łożyska) Korelacja pomiędzy wiekiem ciążowym a stężeniem IgG u noworodka • W 17–22 tc. stężenie IgG płodu stanowi 5–10% stężenia matczynego i systematycznie rośnie • Większość matczynej IgG przenoszona jest po 32 tyg. życia • U donoszonego noworodka stężenie IgG w surowicy jest podobne do tego jakie stwierdza się u matki • Przedwcześnie urodzone dzieci nie mają lub mają małe stężenia krążących matczynych przeciwciał IgG • Dzieci z IUGR mają niższe stężenia IgG wskutek upośledzonego transferu przezłożyskowego Mechanizmy obronne wcześniaków są niedoskonałe • Brak ustalonej flory bakteryjnej • Nieskuteczność bariery żołądkowej • Brak śluzu wyściełającego • Większa przepuszczalność jelit dla drobnoustrojów • Skóra i błony śluzowe nie wykazują pełnej dojrzałości anatomicznej i funkcjonalnej • Zmniejszona odruchowość nagłośni, słabe odruchy kaszlu i kichania A zdrowy, donoszony noworodek? Noworodek nie jest bezbronny • Jest wyposażony w szereg naturalnych systemów obronnych • Chronią go przeciwciała IgG otrzymane od matki • Jest zdolny do uruchomienia swoistej obrony komórkowej i humoralnej • Ma dobrze wykształconą i w pełni efektywną odpowiedź zapalną Odporność wrodzona (naturalna, nieswoista) • Bariery anatomiczne: względnie szczelna bariera nieuszkodzonej • • skóry - warstwa, niskie pH skóry, działanie bakteriostatyczne kw. tłuszczowych, szczelność nabłonka błon śluzowych Środowisko przewodu pokarmowego: mikrośrodowisko i składniki soków trawiennych, niskie pH soku żołądkowego, enzymy proteolityczne, kolicyny Fizjologiczne czynności mechaniczne: obezwładniająca i agregująca rola śluzu, ruchy perystaltyczne jelit, ruch rzęsek usuwający mikroorganizmy z pow. błon śluzowych, złuszczanie nabłonka, przemywanie pow. nabłonków przez naturalne wydzieliny, odruchowość nagłośni, odruchy kaszlu i kichania Odporność wrodzona (naturalna, nieswoista) • Mechanizmy humoralne: substancje w wydzielinach o działaniu bakteriostatycznym/ bakteriobójczym: (lizozym, spermina); antybiotykowym (defensyny, serprocidiny, BPI), w tkankach i płynach ustrojowych: (lizozym, laktoferyna, transferyna, interferony) Elementy komórkowe: komórki żerne (neutrofile, makrofagi/monocyty, eozynofile), komórki NK Miejscowy odczyn zapalny: (układ dopełniacza, properdyna, mediatory zapalenia, białka ostrej fazy) Inne czynniki: genetyczne, hormonalne, regulacja temperatury • • • • Proste mechanizmy rozpoznania: kolektyny: konglutynina, surfaktant A i D, C1q, CD1, CD14, TLR MBL, Rozpoznawanie • • • • • PAMP (pathogen associated molecular patterns -wzorce związane z patogenami): mannany formylowane peptydy bakterii składniki ściany komórkowej (lipopolisacharydy, peptydoglikany, kwasy tejcholowe itp.) bakteryjne DNA zawierające niemetylowane sekwencje CpG dwuniciowe DNA wirusów Na podstawie: Kawai T. i wsp.: Pathogen recognition with Toll-like receptors. Curr Opin Immunol. 2005;17:338-344.. Rozpoznawanie Receptory rozpoznające wzorce (PPR) dla PAMP : • wydzielane (opsoniny): białko wiążące mannozę (MBL), białka surfaktantu A i D (kolektyny), składniki układu dopełniacza • powierzchniowe uczestniczące w fagocytozie (receptory dla mannozy, scavenger receptors) • aktywujące komórki na komórkach nabłonka, komórkach układu odpornościowego, na śródbłonku naczyń, kardiomiocytach, fibroblastach (receptory TLR, receptory NOD-podobne Na podstawie: Martinon F. i wsp.: NLRs join TLRs as innate sensors of pathogens. Trends Immunol, 2005, 26, 447-454. Receptory Toll-podobne (TLR) Po selektywnym związaniu PAMP TLR przekazują do wnętrza komórki sygnały aktywujące i uruchamiające odpowiedź immunologiczną. Np. TLR wiążą: TLR3 – dwuniciowe DNA wirusów TLR4 – LPS – bakterii gram ujemnych TLR2 + TLR6 – zymosan grzybów • • • Schröder M. i wsp.: TLR3 in antiviral immunity: key player or bystander? Trends Immunol, 2005;26,462-468. Mechanizmy obronne są niedoskonałe • Niższa liczba i niedojrzałość czynnościowa komórek NK i komórek żernych, mniej MBL • Obniżona aktywność dopełniacza • Fizjologiczna dysimmunoglobulinemia • Upośledzona odpowiedź limfocytów na mitogeny, antygeny, zaburzona produkcja cytokin, przewaga limfocytów „dziewiczych” Przeciwciała matki u noworodka i niemowlęcia • Około 12 miesiąca IgG niemowlęcia osiąga około 60% stężenia ludzi dorosłych • Matczyne (swoiste) IgG zanikają całkowicie około 24 -32 tygodnia życia • Skrzyżowanie stężeń zanikających IgG matki i wytwarzanych IgG przez niemowlę następuje około 3 m.ż. – wtedy IgG we krwi dziecka jest najmniej (fizjologiczna dysimmunoglobulinemia) Niedojrzały układ odpornościowy może być jednym z czynników odpowiedzialnych za wysoką skłonność niemowląt do infekcji • Zaburzenia czynności komórek żernych mogą być jedną z • • przyczyn, często obserwowanych u niemowląt zakażeń przebiegających z tendencją do uogólniania Upośledzona cytotoksyczność limfocytów T (1/3 zdolności w stosunku do osób dorosłych) może przyczyniać się do ciężkich przebiegów zakażeń noworodkowych wirusem opryszczki, cytomegalii, patogenami wewnątrzkomórkowymi Fizjologiczna dysgammaglobulinemia może być odpowiedzialna za skłonność do zakażeń bakteryjnych Na jakość funkcjonowania układu odpornościowego noworodka / niemowlęcia wpływa wiele czynników • • • • Zaburzenia dojrzewania wewnątrzmacicznego Stan zdrowia matki Sposób rozwiązania ciąży Czynniki zagrożenia infekcją • Sposób żywienia matki w czasie ciąży i w czasie karmienia • Sposób żywienia noworodka/niemowlęcia • Kontakt z antygenami • Szczepienia? Rola mikroflory jelitowej w dojrzewaniu odpowiedzi immunologicznej • Po urodzeniu przewód dziecka jest jałowy, w okresie noworodkowym kolonizuje się florą jelitową • Od 7 dnia życia bifidobakterie stanowią 99% mikroflory jelitowej • Bakterie długotrwale zasiedlające przewód pokarmowy modulują układ odpornościowy indukując tolerancję pokarmową na antygeny bakteryjne • Stymulują układ MALT do produkcji naturalnych przeciwciał • Rola w prewencji zakażeń poporodowych Układ odpornościowy przewodu pokarmowego • Musi chronić błony śluzowe przed kolonizacją i inwazją potencjalnie niebezpiecznych drobnoustrojów • Musi stanowić barierę przed wchłanianiem niezdegradowanych antygenów, w tym obcych białek pokarmowych • Musi chronić przed rozwojem niepożądanej, nadmiernej odpowiedzi immunologicznej na antygeny, które umknęły dozorowi • Precyzyjnie dojrzewająca i działająca odpowiedź immunologiczna w przewodzie pokarmowym decyduje o umiejętności odróżniania antygenów patogenów od antygenów pokarmowych, a więc musi zapewnić tolerancję na standardowe antygeny pożywienia i wobec komensali bytujących w przewodzie pokarmowym Vickery BP i wsp. Mechanisms of immune tolerance relevant to food allergy. J Allergy Clin Immunol 2011, 127, 576-684. Chachine BG i wsp. The role of the gut mucosal immunity in the development of tolerance versus development of allergy to food. Curr. Opin Allergy Clin Immunol, 2010, 10, 394-399 Sposób żywienia matki w czasie ciąży i w czasie karmienia Właściwe żywienie w czasie ciąży i okresie karmienia piersią wpływa na rozwój układu odpornościowego płodu, noworodka i niemowlęcia • Jest źródłem antygenów, w stosunku do których układ odpornościowy powinien wytworzyć tolerancję • Dostarcza czynników, w tym elementów pożywienia, które same w sobie mogą wpływać na dojrzewanie układu odpornościowego i odpowiedź immunologiczną; • Dostarcza czynników wpływających na skład flory jelitowej odpowiedzialnej za ekspozycję antygenu, dojrzewanie i stymulację układu odpornościowego Sposób żywienia noworodka / niemowlęcia Rola karmienia piersią w dojrzewaniu odpowiedzi immunologicznej • U dzieci karmionych piersią układ odpornościowy dojrzewa szybciej i jest sprawniejszy niż u dzieci karmionych sztucznie • Karmienie naturalne to niezwykle precyzyjny i skuteczny system suplementacji gotowych, ważnych elementów układu odpornościowego Karmienie naturalne to niezwykle precyzyjny i skuteczny system suplementacji gotowych, ważnych elementów układu odpornościowego • Najważniejsze czynniki immunologiczne w pokarmie kobiecym to: wydzielnicze przeciwciała sIgA; sIgM transportowane w makrofagach; IgG (transcytoza); przeciwciała anty-idiotypowe Laktoferyna, laktoperoksydaza, lizozym, białko wiążące witaminę B12, fibronektyna, nukleotydy, krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), antyoksydanty, antyproteazy, niektóre składowe dopełniacza (MBL, C3), cytokiny (IFN, IL-1, IL-6, IL-8, TNF, TGF-), mikroelementy (Se, Cu, Zn, Fe), PRP (polipeptyd bogaty w prolinę), komórki żerne, limfocyty (5x106/mL), hormony (insulina, kortyzol, tyroksyna, estrogeny), czynniki wzrostu (EGF, IGFI, IGFII, NGF), oligosacharydy Wold AE. Curr Opin Gastroenterol 1994 Domelof M. Am J Clin Nutr. 2004 Rola wczesnego kontaktu z antygenami bakteryjnymi i wirusowymi Rola szczepień ochronnych Immunologia szczepień • Bazuje na mechanizmach odporności nabytej • Bezpieczna i kontrolowana pierwsza aktywacja limfocytów, a następnie - w ciągu kilkunastu dni do kilku tygodni - swoista pamięć immunologiczna wytwarza system, który będzie chronić zaszczepiony organizm przed wtórnym zakażeniem patogenem, przeciwko któremu skierowana była dana szczepionka Chang J.T., Wherry E.J., Goldrath A.W.: Nat. Immunol., 2014; 15: 1104–1115 Odporność naturalna przeważa zwykle do czasu, kiedy system obronny nabierze doświadczenia immunologicznego. Wtedy to mechanizmy odporności wrodzonej zostają wzmocnione przez wysoce efektywną swoistą (nabytą) odpowiedź immunologiczną. To jednak wymaga czasu ! 1. Problem wieku płodowego 2. Problem stanu klinicznego 3. Problem niedojrzałości układu odpornościowego • Dzieci przedwcześnie urodzone powinny być szczepione wg tych samych schematów co urodzone o czasie z wyjątkiem szczepionki p/wzwB, która wymaga dodatkowej dawki u szczepionych dzieci z m.c. poniżej 2000 g Wcześniaki • Szczepienie przeciwko gruźlicy - w przypadku noworodków urodzonych przedwcześnie wykonuje się po osiągnięciu masy ciała powyżej 2000 g • Szczepienie przeciwko wzwB - u dzieci z masą urodzeniową mniejszą niż 2000 g stosuje się czterodawkowy cykl szczepienia 0, 1, 2, 12 miesięcy (4 dawki szczepionki) • Zalecane jest szczepienie dzieci urodzonych przedwcześnie zgodnie z wiekiem chronologicznym. • Zalecane jest podanie pierwszych szczepień (BCG, WZW typu B, DTaP, IPV, Hib, PCV) u stabilnych dzieci urodzonych poniżej 32 tyg ciąży w trakcie hospitalizacji Czy niedojrzały układ odpornościowy wcześniaka wystarczająco odpowie na szczepienie? Dobra odpowiedź u wcześniaków immunologiczna po szczepieniu • Omenaca F, Sarlangue J, Szenborn L et al.; ROTA-054 Study Group.Safety, reactogenicity and immunogenicity of the human rotavirus vaccine in preterm European infants: a randomized Phase IIIb study. Pediatr. Infect. Dis. J. 31(5), 487–493(2012). Dwie dawki szczepionki przeciw rotawirusom były immunogenne i dobrze tolerowane u wcześniaków • Esposito S, Pugni L, Daleno C et al.Influenza A/H1N1 MF59adjuvanted vaccine in preterm and term children aged 6 to 23 months. Pediatrics 127(5), e1161–e1168(2011). Badanie dużej populacji wcześniaków i donoszonych niemowląt wykazują, że pojedyncza dawka szczepionki przeciwko grypie A / H1N1 powoduje dobrą odpowiedz immunologiczną przeciwko antygenom wirusa u dzieci w wieku 6-23 miesięcy, nawet jeśli ich wiek ciążowy był <32 tygodni; szczepionka miała również dobry profil bezpieczeństwa i tolerancji. • 98% dzieci urodzonych przedwcześnie szczepionych w ciągu pierwszych 72 h wykazało dobrą, podobną do grupy szczepionej po ukończeniu 34 hbd odpowiedź immunologiczną na BCG (IFNγ, próba Mantoux). Liczba reakcji niepożądanych była podobna. • Multi-center matching study on antibody response between preterm and full-term infants after primary immunization of hepatitis B vaccine • Wieloośrodkowe badanie obejmujące 648 par niemowląt urodzonych o czasie i przedwcześnie, szczepionych przeciwko wzwB w schemacie 0-1-6. Określano stężenia anty-HBs po każdym etapie szczepienia. Odpowiedź mierzona stężeniem przeciwciał była podobna w obu grupach • Badania fazy IV, wieloośrodkowe, w grupach równoległych obejmujące 200 zdrowych niemowląt : 100 donoszonych, 100 urodzonych przedwcześnie (42-98 dni). Szczepienie PCV13 2,3,4 i 12 mcy + wg PSO + WNIOSKI • Odpowiedż immunologiczna była niższa u wcześniaków w porównaniu do dzieci urodzonych o czasie, ale poziom specyficznych przeciwciał IgG przeciwko antygenom pneumokoków osiągnął poziom ochronny. Szczepionka była dobrze tolerowana. Rutynowy schemat szczepienia przeciwko pneumokokom powinien być stosowany niezależnie od wieku ciążowego lub wagi urodzeniowej szczepionych, ponieważ odpowiedź jest długotrwała i efektywna Ryzyko związane ze szczepieniem wcześniaków • Na podstawie danych literaturowych należy twierdzić, że szczepienia wcześniaków są dobrze tolerowane i bezpieczne • Sczepienia przeciw krztuścowi kobiet w ciąży nie powodują ubocznych efektów u płodu • Próba stworzenia ścisłych schematów które pozwolą na dokładną analizę danych • Mniejsza ilość reakcji niepożądanych może zależeć od niedojrzałości układu odpornościowego i mniej efektywnej odpowiedzi na patogen Ryzyko • Clifford V, Crawford NW, Royle J et al. Recurrent apnoea post immunisation: informing re-immunisation policy. Vaccine 29(34), 5681–5687, (2011). Badanie retrospektywne - immunizacja wcześniaków jest związana z ryzykiem bezdechu. Autorzy zalecają aby wcześniaki z bezdechem poszczepiennym były monitorowane kardiomonitorem przez co najmniej 24 godziny po następnym szczepieniu • Wilińska M, Warakomska M, Głuszczak-Idziakowska E, Jackowska T. Risk factors for adverse events after vaccinations performed during the initial hospitalization of infants born prematurely. Dev Period Med., . 2016;20(4):296-305. Szczepienie klinicznie stabilnych wcześniaków jest bezpieczną procedurą medyczną. Jednak długotrwałe nieinwazyjnego wspomagania oddechowego i zakażenia są czynnikami ryzyka wystąpienia bezdechu po szczepieniach. U tych pacjentów należy rozważyć szczepienia w trakcie hospitalizacji. • . Szczepienie - trening układu immunologicznego? • Układ odporności wrodzonej może wytworzyć pamięć immunologiczną ? • Trening układu odpornościowego pod wpływem m. in. szczepienia BCG, poprzez sygnały z receptorów NOD2podobnych - indukuje się epigenetyczne przeprogramowanie makrofagów i monocytów, prowadząc do ich aktywacji i wydajniejszej produkcji co ma zapewniać lepszą odpowiedź zapalną i utworzenie pamięci immunologicznej, co z kolei pozwala na wczesne budowanie odporności na reinfekcję. Zeman K, Mrukowicz J. Med. Prakt Szczepienia 2016/4 Lerm M., Netea M.G.: J. Int. Med., 2016; 279: 337–346 van der Meer J.W i wsp.: Mol. Immunol., 2015; 68: 40–44 Dziękuję za łaskawe wysłuchanie …..