Podstawy immunologii Układ limfatyczny

Immunologia – nauka o odporności

• W ujęciu tradycyjnym – nauka o odporności przeciwzakaźnej,zajmująca się szeroko pojętą odpowiedzią organizmu na bodźceantygenowe, u podłoża których leży zdolność rozróżnianiaprawidłowych elementów własnych od własnych zmienionych lubobcych.

• W obrębie immunologii funkcjonuje wiele poddyscyplin; Ø Immunofizjologia Ø Immunofarmakologia Ø Immunochemia Ø Immunogenetyka Ø Immunobiologia Ø Immunoendokrynologia Ø Psychoneuroimmunologia Ø Transplantologia

Immunologia jako nauka o odporności

Ø Odporność – reakcja komórek i tkanek na obce substancje lub patogeny, jak mikroorganizmy (bakterie, wirusy), parazyty, białka, polisacharydy

ü Odporność wrodzona lub naturalna – najprostszy mechanizm ochronny, występujący bez wcześniejszej ekspozycji do patogenu i wywołuje szybką odpowiedź. Stanowią ją:

§ Powierzchnie nabłonkowe (nabłonek w-wy płaski, nabłonki błon śluzowych) )

§ Połączenia zamykające pomiędzy komórkami nabłonków § Bariery fizjologiczne § Neutrofile § Makrofagi z właściwościami fagocytarnymi § Komórki NK § Liczne białka (cytokiny, białka układu dopełniacza)

Immunologia jako nauka o odporności

ü Odporność nabyta – rozwija się u osoby, eksponowanej na działanie patogenu. Uczestniczą w niej limfocyty oraz cytokiny, w odpowiedzi na działanie patogenu lub antygenu wywołują odpowiedź immunologiczną.

Obejmuje dwa typy odpowiedzi na antygen (patogen): v Odpowiedź za pośrednictwem przeciwciał produkowanych przez

plazmocyty, zw. odpowiedzią humoralną i oddziałuje na antygeny zlokalizowane poza komórką lub związane z jej powierzchnią

v Odpowiedź typu komórkowego, która wymaga tego, aby antygen został sfagocytowany i następnie zaprezentowany

Komórki układu immunologicznego

ØLimfocyty T i B

ØKomórki (APC) prezentujące antygenAntigen – presenting cells§ makrofagi§ limfoidalne komórki dendrytyczne§ komórki Langerhansa§ komórki dendrytyczne grudek limfatycznych węzłów limfatycznych§ komórki M nabłonka limfoidalnego

ØKomórki tuczne Fc receptor (IgE)

ØGranulocyty

LeukocytyGranulocyt

LimfocytyLimfocyty T i B - są zdolne do odpowiedzi immunologicznej, czyli do rozpoznania i reagowania na obce antygeny

Erytrocyty

Antygen – substancje, które mają następujące właściwości: üImmunogenność – zdolność do wywoływania odpowiedzi immunologicznej,

przejawiającej się wytwarzaniem przeciwciał z uczulonych limfocytów üZdolność do swoistej reakcji z produktami odpowiedzi immunologicznej:

immunoglobulinami lub uczulonymi limfocytami

Limfocyty B (Bone marrow derived lymphocyte)

Odpowiedzialne za wywoływanie odpowiedzi typu humoralnego, produkcję przeciwciał

Limfocyty T

a) T helper (Th1 i Th2) CD4 + (pomocnicze)

b) T cytotoksyczne (Tc) CD8+

c) T supresorowe (Ts) CD8+

d) T pamięci immunologicznej

Długo żyjące, komórki immunokompetentne

Uczestniczą w odpowiedzi typu komórkowego. Nabywają, jako tymocyty, kompetencji w grasicy (Thymus). • w korze nabywają specyficznych markerów CD (Cluster of differentiation) – błonowe białka integralne: CD2, CD3, CD4, CD8 • W rdzeniu niektóre tymocyty tracą CD4 i stają się CD8+,

inne tracą CD8 i stają się CD4+

Subpopulacje limfocytów T

Komórki NK (Natural Killer)

Null cells ok. 5% limfocytów krwi spontaniczna (bez uczulenia) cytotoksyczność wobec komórek

nowotworowych

Komórki prezentujące antygen (APC)

Makrofagi

Monocyt

Komórki dendrytyczne

IL-1 → aktywacja ThProstaglandyna E2 (PGE2) → hamowanie reakcji immunologicznej

Komórka dendrytyczna człowieka

makrofag

Antygeny zgodności tkankowej

v Główny układ zgodności tkankowej (Major Histocompatibility Complex) MHC. Badania dotyczące odrzucania przeszczepów skóry u myszy. Antygeny odpowiedzialne za odrzucanie przeszczepu allogenicznego → antygeny zgodności tkankowej lub transplantacyjne. Zespół kodujących genów – główny układ zgodności tkankowej.

MHC – glikoproteiny

MHC klasy I MHC klasy II Na powierzchni wszystkich komórek Na powierzchni komórek jądrzastych, w niewielkich ilościach immunokompetentnych na erytrocytach i komórkach nabłonkowych

grasicy

Antygeny zgodności tkankowej

v Główny układ zgodności tkankowej człowieka - układ HLA (Human Leukocyte Antigens), wykryty po raz pierwszy na krwinkach białych

Wszystkie limfocyty T (z wyjątkiem komórek T pamięci immunologicznej) rozpoznają te epitopy, które są związane z cząsteczką klasy I lub klasy II HLA

Przeciwciała (immunoglobuliny)

Glikoproteiny syntetyzowane przez komórki plazmatyczne

v IgG – ok. 75% Ig surowicy krwi. Wiąże się (fragment Fc) z makrofagami, neutrofilami i eozynofilami, komórkami NK. Aktywuje układ dopełniacza. Przenika przez barierę krew-łożysko.

v IgM – ok. 10% Ig surowicy krwi. Wiąże się z limfocytami. Pierwsze przeciwciałow życiu osobniczym, produkowane przez limfocyty B, nie pobudzone antygenem.

v IgA – w niewielkiej ilości w surowicy krwi i jest głównym przeciwciałem wydzielin (ślina, łzy, mleko i śluz).

v IgE – wiąże się z receptorami powierzchni komórek tucznych oraz granulocytów zasadochłonnych, powodując degranulację ich ziaren

v IgD – Wspólnie z IgM pojawia się w błonie komórkowej wielu limfocytów B, jako jedno z pierwszych przeciwciał w życiu osobniczym.

Układ dopełniacza Wieloskładnikowy system enzymatyczny. Grupa ok. 30 białek surowicy krwi, które powodują lizę bakterii i innych komórek ØAktywacja na drodze klasycznej (kompleks antygen-przeciwciało) ØAktywacja na drodze lektynowej – wiązanie mannozy lektyn powierzchni

komórek z węglowodanami powierzchni patogenuØAlternatywna droga aktywacji (spontaniczna aktywacja składnika C3 )

Układ limfatyczny

1. Dyfuzyjna tkanka limfatyczna. Występuje głównie w błonie śluzowej układu żołądkowo-jelitowego i układu oddechowego. Utworzona z nieotoczonych torebką łącznotkankową komórek limfoidalnych lub grudek limfatycznych

2. Tkanka limfoidalna otoczona torebką łącznotkankową: narządy limfatyczne centralne (szpik kostny, grasica) oraz obwodowe (węzły limfatyczne, śledziona, migdałki). Komórkami budującymi są limfocyty T i B oraz komórki towarzyszące – makrofagi, komórki dendrytyczne)

Dyfuzyjna tkanka limfoidalna Ze względu na miejsce występowania komórek limfoidalnych zwana jest tkanką

limfatyczną związaną z błoną śluzową (MALT)

MALT Mucosa-associated lymphoid tissue

BALT GALTBronchus-associated lymphoid tissue Gut-associated lymphoid tissue

Tkanka limfatyczna występująca w oskrzelach Tkanka limfatyczna związana z jelitem BALT i GALT - rozproszone komórki immunokompetentne oraz grudki limfatyczne

izolowane (pojedyncze)

Kępki Peyera – stanowią część składową GALT agregaty grudek limfatycznych (grudki skupione w jelicie krętym)

Narządy układu limfatycznego Centralne v Szpik kostny (limfocyty B)v Grasica (limfocyty T)

Obwodowe vWęzły limfatyczne v Śledziona v Migdałki

Szpik kostny

Grasica

Szpik kostny

Grasica Niedojrzałe immunologicznie limfocyty (tymocyty) ze szpiku kostnego różnicują się w dojrzałe limfocyty T

Kora Rdzeń

K KR

R

Inwolucja Grasicy

v Zrąb grasicy - komórki siateczkowate pochodzenia nabłonkowego - endoderma.

v Inne elementy – torebka łącznotkankowa i przegrody, naczynia, prekursory limfocytów T, makrofagi, komórki dendrytyczne – mezenchyma

W inwolucji uczestniczą hormony steroidowe

Grasica

Komórki nabłonkowe kory

Połączenie kora-rdzeń

Komórki dendrytyczne pochodzące ze szpiku tylko w rdzeniu

Komórki nabłonkowe rdzenia

Ciałka Hassala

Makrofagi pochodzenia szpikowego (monocyty)

Podtorebkowe komórki nabłonkowe

W korze komórki nabłonkowe posiadają na swej powierzchni cząsteczki MHC I i MHC II wymagane dla rozwoju Th (CD4+), Tc i Ts (CD8+)

Komórki zrębu – czynnik transkrypcyjny Foxn1, regulujący różnicowanie komórek zrębu kory i rdzenia grasicy, przed przybyciem tymocytów.Mutacja genu – brak grasicy.

Kora

MHC I + antygen własny = CD8 +

MHC II + antygen własny = CD4+

Bariera krew-grasica

Zlokalizowana w korze grasicy. Elementy bariery: ü Śródbłonek naczyń z połączeniami

zamykającymi ü Błona podstawna ü Komórki nabłonkowe kory połączone

desmosomami

Funkcja sekrecyjna grasicy ØTymozyna alfa ØTymopoetyna ØTymulina ØGrasiczy czynnik humoralny ØTymostymulina

Ciałko grasicze

Komórki zrębu rdzenia produkują czynnik transkrypcyjny aire -tkankowo specyficzne białko własne, które pozwala na eliminację

limfocytów T, rozpoznających własne antygeny, jako obce (autoreaktywne limf. T). Mutacja genu aire – choroby autoimmunologiczne.

Ciałka grasicze produkują cytokinę – limfopoetyna zrębu grasicy, stymuluje komórki dendrytyczne grasicy do wspomagania dojrzewania limfocytów T CD4+ i CD8+

Grasica Rdzeń

Limfatyczne narządy obwodowe

Tkanka łączna właściwa limfosiateczkowa

Pasmo zagęszczenia Ośrodek rozmnażania(limfocyty B, komórki dendrytyczne)

B

Pochodzenie mezenchymatyczne

Grudka limfatyczna

Włókna siateczkowe (kolagen typu III)

Limfocyty B (IHC)

Ośrodek rozmnażaniaProliferaujące limfocyty

Węzły limfatyczne (chłonne)

Naczynia limfatyczne doprowadzające

Zatoki brzeżne

Zatoki promieniste

Zatoki rdzenne

Węzły limfatyczne

Kora Strefa podkorowa

Rdzeń

Strefa grasiczozależna (limfocyty T)Strefa grasiczoniezależna (limfocyty B)

Węzły limfatyczne

HEV

Kora

Rdzeń

Zatoka brzeżna

HEV

Węzły limfatyczne

Naczynia limfatyczne doprowadzające

Zatoka brzeżnaZatoka promienista

Grudka limfat.Kora

Strefa podkorowa

HEV

RdzeńZatoka rdzenna Zatoka rdzenna

Naczynie limfatyczne odprowadzające

Przedziały czynnościowe w węźle limfatycznym

Węzeł chłonny § interakcja pomiędzy antygenami

a komórkami limfoidalnymi § główne miejsce rozwoju komórek

limfoidalnych podczas odpowiedzi immunologicznej § obecne limfocyty B (grudki chłonne),

limfocyty T (strefa podkorowa), komórki plazmatyczne i makrofagi (rdzeń)

§ większość limfocytów dociera do węzła drogą wyspecjalizowanych żyłek o wysokim śródbłonku (HEV) § antygeny z tkanek docierają do węzła

w limfie, która przepływa systemem zatok

Węzły limfatyczne – funkcja

v Filtrują limfę i zatrzymują antygeny (zatoki) v Niszczą i prezentują antygeny (komórki dendrytyczne) v Są miejscem proliferacji limfocytów B (grudki limfatyczne)

i limfocytów T (strefa przykorowa) v Są miejscem różnicowanie limfoblastów w limfocyty B i T efektorowe v Są miejscem wydzielania przeciwciał przez limfocyty B → komórki

plazmatyczne

W węzłach limfatycznych znajdują się wszystkie komórki potrzebne do odpowiedzi immunologicznej.

Węzły limfatyczne zatrzymują 99% antygenów

Węzły limfatyczne (chłonne)Przerzuty nowotworów do węzłów chłonnych

Zatoki brzeżne

Zatoki promieniste

Antygeny (bakterie, komórki nowotworowe) docierają do węzła limfatycznego: ØZatrzymanie w węźle limfocytów

krążących, zdolnych do odpowiedzi na antygen (może doprowadzić do zniszczenia antygenu). Antygeny lokują się głównie na komórkach dendrytycznych (komórki dendrytyczne grudek limfatycznych i splatające stref grasiczozależnych)

ØIntensywna proliferacja limfocytów B w grudkach – wytwarzanie przeciwciał, intensywna proliferacja limfocytów T w strefie przykorowej

Powiększenie węzłów

Śledziona

MB

MC

v Miazga biała (5 – 20% całej masy śledziony) v Miazga czerwona

Zrąb – tkanka łączna siateczkowa Pochodzenie mezenchymatyczne

Torebka łącznotkankowa

Beleczki łącznotkankowe

Unaczynienie śledziony

Beleczka łącznotkankowa

Tętnica beleczkowaŻyła beleczkowa

Zatoki śledzionowe

Naczynia włosowate elipsoidalne

Tętniczki pędzelkowte

Sznury śledzionowe

Miazga biała

Strefa brzeżna

Tętnica centralna

Tętnice promieniście dochodzące do strefy brzeżnej

Zatoki przybrzeżne

Kom. APC

Zatoki brzeżne

Sieć zatok strefy brzeżnej

Strefa grasiczozależna

Tętnica śledzionowa → Tętnice beleczkowe → Tętnice centralne (tętniczki i naczynia włosowate zaopatrujące miazgę białą) →Tętniczki pędzelkowe (elipsoidalne) otoczone pochewką z makrofagów → naczynia włosowate sinusoidalne (zatoki śledzionowe) - komórki śródbłonka pręcikowe → żyły miazgowe → żyły śledzionowe

Krążenie otwarte – krew z tętniczek pędzelkowych wylewa się bezpośrednio do miazgi czerwonej Krążenie zamknięte – krew z tętniczek wpływa do zatok śledzionowych

Obecne tylko naczynia limfatyczne odprowadzające. Są nieliczne i znajdują się jedynie w torebce łącznotkankowej.

Grudka limfatyczna

Tętnica centralna

Ugrupowania limfocytów B i T (Grudka limfatyczna z ośrodkiem rozmnażania – limfocyty B).

Limfocyty T (głównie Th) (PALS), nieregularne osłonki wokół tętnicy centralnej. Tętnica centralna w grudce mimośrodkowo

Miazga biała śledziony

Zatoka brzeżna

v tętniczki pędzelkowe otoczone warstwą makrofagów v zatoki śledzionowe v komórki siateczki stanowiące zrąb sznurów

śledzionowych v wszystkie typy komórek krążącej krwi

Z

Sznury

Miazga czerwona śledziony

Z

Funkcja śledziony

ØFiltr krwi zatrzymujący antygeny niszczone przez makrofagi i granulocyty ØPrezentacja antygenów limfocytom ØMiejsce proliferacji limfocytów B (ośrodki rozmnażania grudki limfatycznej

miazgi białej) i limfocytów T (strefa PALS) ØProdukcja przeciwciał ØNiszczenie zużytych erytrocytów ØRezerwuar krwi

Migdałek podniebienny

Strefa grasiczozależna – pomiędzy grudkami limfatycznymi

Nabłonek limfoidalny

Narząd parzysty

Migdałek językowy

Ø Zazwyczaj kilka. Umiejscowione u nasady języka Ø Pokryte nabłonkiem wielowarstwowym płaskim Ø Obecność jednej krypty, wzdłuż której grudki limfatyczne

Migdałek gardłowy

ØNarząd pojedynczy w tylno-górnej części gardła ØPokryty nabłonkiem wielorzędowym walcowatym

urzęsionym ØCzęściowo nabłonek wielowarstwowy płaski ØBrak krypt

Nabłonek limfoidalny

W nabłonku obecne limfocyty, w mniejszejlub większej ilości oraz komórki M

Limfocyty śródnabłonkowe

Wyrostek robaczkowy Migdałek podniebienny

Dwunastnica

Bariera immunologicznaJama ustna • lizozym • IgA

Ściana jelita

Komórka M

Enterocyt

Limfocyt

Bariera immunologiczna v Komórki M (dendrytyczne) nabłonka limfoidalnego

błony śluzowej v Limfocyty śródnabłonkowe v Grudki limfatyczne utworzone z limfocytów B v Limfocyty T (pomiędzy grudkami strefy grasiczozależne) v Komórki Panetha – lizozym v IgA w formie dimeru w śluzie na powierzchni kosmków

Bariera mechaniczna ØPołączenia zamykające w części szczytowej komórek nabłonka jelit ØŚluz pokrywający powierzchnie kosmków

Jelito

Grudka limfatyczna

Komórki M

Krążenie limfocytów