Celije i tkiva imunog sistema

1. Celije i tkiva imunog sistema • Da bi imuni sistem bio efikasan u borbi protiv razlicitih patogena mora da se suoci sa sledecim zahtevima: • Odgovori na mali broj razlicitih mikroba koji mogu da prodru u organizam na bilo kom delu tela • Mali broj naivnih limfocita specificno prepoznaje i odgovori na Ag • Efektorni mehanizmi imunog sistema (Ab i efektorni T limfociti) mogu da uniste strane Ag i na mestima koja su udaljena od mesta infekcije.

2. Nekoliko karakteristika celija i tkiva koja grade IS, obezbedjuju sposobnost IS da efikasno zastiti organizam od stranih Ag. • Specijalizovana tkiva (periferni limfaticni organi) vezuju (koncentrisu) Ag koji prodiru kroz glavne ulaze u organizam (koza, GIT, RS). Vezivanje Ag i njihov transport do limfaticnih organa je prvi korak u adaptivnom IO. • Naivni limfociti (limfociti koji nisu bili u kontaktu sa Ag) migriraju kroz periferne limfaticne organe i tu se susrecu sa Ag, prepoznaju ga i iniciraju IO. (Memorijski i efektorni limfociti nastaju od Ag-stimulisanih naivnih limfocita). • Efektorni i memorijski limfociti cirkulisu krvotokom i dospevaju i do mesta prodora Ag i tu se efikasno zadrzavaju… - ovo omogucava da imuni mehanizmi funkcionisu bilo gde u organizmu.

4. Limfociti su jedine celije u telu sposobne da specificno prepoznaju i razlikuju Ag-determinante i zato su odgovorni za dve karakteristike IO: specificnost memoriju.

5. Naivni limfociti – mali limfociti (morfolozi) 8-10 mm u dijametru Veliki nukleus centralno postavljen i tanak sloj citoplazme (nekoliko mitohondrija, ribozoma, lizozoma ali nema specijalizovanih organela) Pre stimulacije sa Ag u Go stadijumu celijskog ciklusa Nakon susreta sa Ag  stimulacija  ulaze u Gi stadijum (postaju veci, 10-12 mm, vise citoplazme i organela i povecan nivo citoplazmaticne RNA) – veliki limfociti ili limfoblasti

8. Sl. 2.1

9. Dve klase limfocita (morfoloski isti ali razliciti po svojoj funkciji i proteinskim produktima) B limfociti – kod ptica maturiraju u Bursi Fabricii, kod sisara ne postoji takav organ – rani stadijumi maturacije B limfocita se odigravaju u kosnoj srzi T limfociti –poreklom iz kosne srzi a zatim migriraju i maturiraju u timus. citotoksicni T limfociti (ili citoliticni) celije pomocnice Postoji mnogo klonova B i T limfocita: pripadnici istog klona expresuju receptore za Ag iste specificnosti i razlikuju se od receptora drugih klonova (geni koji kodiraju Ag-receptore se formiraju rekonbinacijom DNA segmenata tokom razvoja ovih celija – formiraju se milioni gena zarazlicite receptore – veliki repertoar limfocita) Celije prirodne ubice (NK – natural killer cells) – poseduju receptore koji se razlikuju od receptora na T i B celijama – glavna funkcija u nespecificnoj otpornosti.

10. Membranski markeri se koriste za fenotipsko razlikovanje funkcionalno razlicitrih populacija limfocita: T celije pomocnice expresuju membranski protein CD4 CTLs expresuju CD8 CD = cluster of differentiation

12. Aktivirani limfocit ubija celije tumora

13. Aktivirani limfocit inicira apoptozu tumorskih celija

14. Aktivirani limfocit inicira apoptozu tumorskih celija

15. Aktivirani limfocit ubija ce;iju kancera

16. Limfociti su poreklom od stem celije kosne srzi – kompleksni procesi maturacije u toku kojih ekspresuju Ag-receptore i dobijaju funkcionalne i fenotipske karakteristike zrelih celija (B limfociti – kosna srz, T limfociti – timus) – napustaju kosnu srz/timus i ulaze u cirkulaciju – nastanjuju se u perifernim limfatickim tkivima >> naivni limfociti (funkcija> prepoznaju Ag i iniciraju adaptivni IO) Populacija naivnih limfocita se odrzava na bazalnom nivou, produkovanjem novih celija iz stem celija a celije koje se ne suoce sa Ag odumiru. Poluzivot naivnih limfocita 3-6 meseci kod misa a kod coveka nekoliko godina. Ag-receptor na naivnim limfocitima je neophodan ne samo za prepoznavanje stranog Ag i diferencijaciju u efektorne celije nego i za prezivljavanje naivnih celija. Citokini su takodje neophodni za prezivljavanje naivnih limfocita (narocito IL-7). Exp> Ag receptor na B limfocitima ili T limfocitima je “knocked out” ----naivni limfociti koji su izgubili Agreceptor su umrli za 2-3 nedelje.

17. AKTIVACIJA LIMFOCITA Diferencijacija Sinteza novih proteina Proliferacija (ekspanzija klona) Efektorne Bcelije: celije koje sekretuju Ab Efektorne T celije: celije koje sekretuju citokine i CTL Ag + sekundarni signal Naivni B/T limfociti Veliki limfocit (limfoblast) Memorijske B/T celije* *za prezivljavanje memorijskih celijanije potrebno prepoznavanje Ag: - Ako CD8 ili CD4 Tlimfociti iniciraju u miseve koji ne ekspresuju MHC molekule – memorijske celije ce preziveti - Ako posle maturacije T celija napravimo” knock out” celije za Ag receptore, opet ce preziveti Apoptoza homeostaza

20. Memorijske celije – Neke migriraju u limfne noduse (gde obezbedjuju pul Ag specificnih limfocita koji mogu biti brzo aktivirani / diferencirani u efektorne celije, prilikom ponovnog izlaganja istom Ag) Druge ostaju u mukoznom tkivu ili cirkulisu u krvi (odakle mogu biti regrutovane za brzi odgovor u bilo kom delu tela) ? Koji je stimulus odgovoran za to da se mali deo Ag –stimulisanih limfocita diferencira u memorijske celije ? Kako memorizujuce celije prezivljavaju bez Ag, kada se zna da naivni i aktivirani limfociti podlezu apoptozi ako nisu konstantno izlozeni stimulusima koji ih odrzavaju u zivotu (ukljucujuci i Ag i faktore rasta).

21. APC (antigen-presenting cells) - specijalizovane za ”hvatanje” Ag i njihovu prezentaciju limfocitima,  signal za proliferaciju i diferencijaciju limfocita Dendritske celije – ispod epitela u mnogim organima, odgovorni za “hvatanje” Ag i njihov transport do perifernih limfaticnih organa. Mnogi od dendritskih celija su poreklom od monocitne loze – mijeloidne dendritske celije. Folikularne dentdritske celije (FDS) – u germinalnim centrima limfoidnih folikula u limfnim cvorovima, slezini i mukoznim limfoidnim tkivima (njihovo poreklo nije iz kosne srzi). Vezu komplekse AgAb ili produkte komplementa i iskazuju ih na svojoj membrani. Ovako iskazane (prezentovane Ag) prepoznaju B limfociti (znacajno za selekciju aktiviranih B limfocita, ciji se Ag-receptori vezu za ovako iskazane Ag sa visokim afinitetom). Mouse fibroblast

23. Mononuklearni fagociti – poreko iz kosne srzi – izlaze u cirkulaciju –maturiraju – aktivirani u raznim tkivima. Prvi celijski tip koji iz kosne srzi ulazi u cirkulaciju je nekompletno diferenciran MONOCIT. MONOCITI (≈20mm) Nukleus bubrezastog oblika, svetlo obojen Citolazma – granulirana, sadrzi lizozome, fagocitne vakuole i citoskeletne filamente.

25. Monociti - cirkulisu 72h  u tkivo  TKIVNE MAKROFAGE Razlicite morfoloske forme posle aktivacije Ag: Epiteloidne celije – slicne su epitelijalnim celijama koze Multinuklearne gigantske celije – aktivirane makrofage mogu da se fuzionisu Makrofage su nadjene u svim organima i vezivnom tkivu - po mestu lokalizacije su dobile ime - mikroglija u mozgu Kupferove celije jetre (oko venskih sinusa) plucne alveolarne makrofage, osteoklasti (multinuklearni fagociti u kosti) Retikuloendotelijalni sistem  sistem tkivnih makrofaga Mononuklearni fagociti su znacajne efektorne celije u nespecificnom odgovoru i adaptivnom IO. ♦ Mononuklearni fagociti funkcionisu kao APCs u celijskom imunom odgovoru (fagocitiraju mikrobe i na membrani presentuju mikrobne antigene T limfocitima). Efektorne T celije, onda, aktiviraju makrofage …. – osnova celijskog imunog odgovora protiv intracelularnih mikroba. ♦Makrofage fagocitiraju mikrobe okruzene Ab (opsonizacija) –fagocitoza posredovana receptorima za Ab u humoralnom IO ♦Makrofage koje su fagocitirale mikrobe mogu i da aktiviraju naivne limfocite u primarnom imunom odgovoru. ♦Efektorna funkcija u nespecificnom odgovoru – fagocitoza i produkcija citokina koji mogu da aktiviraju druge celije u inflamatornom odgovoru.

26. Maturacija mononuklearnih fagocita Kosna srz Krv Tkivo aktivirani makrofag aktivacija Stim celija makrofag monoblast monocit diferencijacija Mikroglija Kupffer-ove celije Alveolarne makrofage osteoklasti

33. Limfociti i pomocne celije su lokalizovani i koncentrisani u anatomski definisanim tkivima, koja su takodje i mesta na koja se transportuju i koncentrisu strani Ag. Limfoidno tkivo je klasifikovano: primarni limfaticni organi (generativno tkivo) – limfociti expresuju Ag receptore i maturiraju sekundarni limfaticni organi – gde se srecu sa stranim Ag i inicira se njihov odgovor. Primarni limfaticni organi: kosna srz, timus Sekundarni limfaticni organi (periferni limfaticni organi): limfni cvorovi, slezina, kozni imuni sistem, mukozni imuni sistem, i slabo definisane agregacije limfocita uvezivnom tkivu skoro svih organa (izuzetak CNS).

35. Kosna srz hematopoeza • Stem celije imaju potencijal da se razviju u razlicite tipove celija. • Klase stem celija (u koliko razlicitih tipova celija mogu da se diferencijraju): • Totipotentne celije (oplodjena jajna celija) • Pluripotentne • Multipotentne (HSCs, expresuju markere /proteine/ CD34 i stem cell antigen-1 (Sca-1) – koriste se za identifikaciju stem celija iz suspenzije celija kosne srzi, prilikom transplantacije kosne srzi).

36. STEM CELIJA hematopoetski citokini (stromalne ćelije i makrofage Ag-stimulisani T limfociti) Opredeljena(progenitorna) c. IL-1 IL-6 IL-3 Proeritroblast Mijeloblast Limfoblast Megakarioblast Monoblast Progranulocit Rani eritroblast (normoblast) Bazofilni mijelocit Neutrofilni mijelocit Eozinofilni mijelocit Intermedijalni eritroblast Prolimfocit Megakariocit Promonocit Kasni eritroblast Bazofilni metamijelocit Neutrofilni metamijelocit Pucanje megakariocita Eozinofilni metamijelocit Izbacivanje nukleusa Retikulocit Bazofilni Leu Neutrofilni Leu Eozinofilni Leu Eritrocit Limfocit Trombociti Monocit

37. Timus maturiraju T limfociti Lobusi  lobulusi (podeljeni fibroznim septama)  svaki lobulus podeljen na korteks (gusto nastanjen T limfocitima-timociti) i medulu (redje). Nelimfoidne epitelijalne celije i makrofage i dendritske celije (neke dendritske celije ekspresuju CD8a – tipican za T limfocite, pa se zovu limfoidne dendritske celije (za razliku od mijeloidnih dendritskih celija)). Timus je dobro vaskularizovan + eferentni limfaticni sud koji se drenira u medijastinalni limfni cvor Nezreli T limfociti krvlju dospevaju do korteksa timusa  maturiraju  migriraju u medulu (medula uglavnom sadrzi zrele T limfocite)  krvotokom stizu do perifernih limf. organa. (Mogu biti ostaci degenerisanih celija)

39. Limfni cvorovi - agregati celija bogatih limfocitima smesteni duz limfnih sudova. korteks medula Okruzeni fibroznom kapsulom - brojni aferentni limfaticni sudovi izlivaju limfu u subkapsularni (marginalni) sinus - limfa napusta cvor preko eferentnih limfaticnih sudova koji izlaze kroz hilum. Ispod subkapsularnog sinusa korteks sadrzi agregate celija - folikuli. primarni folikuli - nemaju germinativne centre sekundarni folikuli - imaju germinativne centre Oko folikula se nalaze limfociti, dendritske celije, mononuklearni fagociti Medula (makrofage I plazma celije)  medularni sinus. Arterije ulaze u limfni cvor preko hiluma - granaju se u kapilare I napustaju LC venom.

40. AG DOSPEVAJU DO LC UGLAVNOM KROZ LIMFNE SUDOVE. Koza, epitel, parenhimaticni organi - limfne kapilare (koji absorbuju I dreniraju intersticijalnu tecnost- limfu) - vece limfne sudove - ….. - ductus toracicus - vena cava superior….. Par litara limfe se ovim putem vraca u krvotok…. Koza, GIT, RT  epitel ispod koga se nalaze dendritske celije  fagocitiraju Ag i migriraju u limfni sud  LC kao filteri pre uticanja limfe u krvotok. Dendritske celije + Ag migriraju T zonu LC. Solubilni Ag bivaju fagocitrani od strane dendritskih celija I makrofaga koje se nalaze u stromi LC  rezultat = koncentracija Ag u LC I njihova prezentacija u formi koja moze biti prepoznata od T limfocita.

42. RAZLICITE KLASE LIMFOCITA NASTANJUJU RAZLICITE REGIONE LIMFNOG CVORA. B celijska zona limfnog cvora -folikuli Primarni folikuli - “zrele” naivne B limfocite Germinativni centri se razvijaju u zavisnosti od Ag stimulacije- mesta brze proliferacije B celija, selekcije i produkcije Ab i stvaranja memorizujucih B limfocita. Prisutni nastavci FDC. T celijska zona limfnog cvora T limfociti se nalaze ispod i izmedju folikula, u korteksu. Vecina ~70% od ovih T celija su CD4 celije pomocnice. Izmedju njih su CD8 T celije. Dendritske celije su prisutne i u T zoni celija.

44. Zasto dolazi do anatomske segregacije limfocita????? ANATOMSKA “SEGREGACIJA” RAZLICITIH KLASA LIMFOCITA U RAZLICITE ZONE LC JE ZAVISNA OD CITOKINA. Naivne T celije ekspresuju receptor za citokine/hemokine CCR7. CCR7 prepoznaje hemokine koji se produkuju samo T zoni nodusa tj hemokini privlace naivne T limfocite u T zonu nodusa. Dendritske celije takodje ekspresuju CCR7 - zato migriraju u T zonu nodusa. Naivne B celije ekspresuju receptor za hemokine koji se produkuju samo u folikulima - CXCR5. Anatomska segregacija limfocita omogucava da je svaka populacija limfocita u bliskom kontaktu sa odgovarajucim APCs (npr. T celije sa dendritskim, B celije sa FDCs. Aktivacija sa Ag  T celije izlaze iz nodusa a B celije migriraju u germinativne centre, odakle produkuju Ab.

45. SLEZINA Znacajan filter krvi. Makrofage crvene pulpe fagocitiraju mikrobe I druge partikule ---- slezina je glavno mesto fagocitoze opsonizovanih mikroba. Osobe bez slezine su izuzetno podlozne infekcijama bakterijama kao sto su meningokoke I pneumokoke zato sto se one eliminisu opsonizacijom I fagocitozom ….

47. Kozni imuni sistem Sastoji se od limfocita i APCs. Koza je najveci organ u telu i znacajna fizicka barijera za prodor stranih patogena. Ima sposobnost da generise i podrzi lokalni imuni odgovor i inflamatorne reakcije (mnogi patogeni prodiru u organizam kroz kozu , tako da je mnogo imunih reakcija inicirano iz koze). Celijske populacije u epidermisu: keratinociti (produkuju nekoliko citokina, tako da mogu doprineti nespecificnim reakcijama i inflamatornim reakcijama), melanociti, epidermalne Langerhansove celije (u suprabazalnom epidermisu, to su nezrele dendritske celije koze koje formiraju mrezu – efeikasne u fagocitiranju Ag u kozi  nakon stimulacije proinflamatornim citokinima, gube nastavke i migriraju u dermis  limfni cvor) intraepitelijalne T celije (2% limfocita u kozi, ostali su u dermisu, to su CD8 T limfociti i ekspresuju dosta ogranicen set receptora za Ag). Dermis sadrzi i CD4 i CD8 T limfocite uglavnom perivaskularne lokalizacije + makrofage – slicno vezivnom tkivu u drugim organima. Mnogi dermalni T limfociti ekspresuju epitop – kozni limfocitni antigen 1 – koji mozda ima ulogu u distribuciji limfocita u kozi tkz. Homing???

48. Mukozni imuni sistem Povrsina GI i RT – limfociti i APCs U GI limfociti su nadjeni u epitelu (uglavnom CD8 T celije), rasuti u lamini proprii (mesana populacija celija, uglavnom CD4 koje imaju fenotip aktiviranih celija…izgleda da T celije prepoznaju i odgovaraju na Ag u mezentericnom limfnom cvoru i da migriraju nazad u crevo i nastanjuju laminu propriju…..lamina propria sadrzi i brojne B celije i plazma celije + makrofage +dendritske celije + euzinofile + mastocite) i organizovani u Payerove ploce. Payerove ploce kao i limfoidni folikuli u slezini i limfnim cvorovima cesto imaju germinalne centre, bogato su zastupljeni B limfociti, sadrze i mali broj CD4 T limfocita i to uglavnom u interfolikularnom regionu (mis: 50-70% limfocita u PP su B limfociti ostatak T limfociti)

49. M celije (membranozne celije) – specijalizovane epitelijalne celije koje su izgubile mikrovile i zadobile funkciju aktivne pinocitoze tj. transportuju makromolekule sa intestinalnog lumena u subepitelijalno tkivo***. Znacajna uloga u <dostavljanju> Ag do PP. *** M celije ne funkcionisu kao APCs.

50. Oralni Ag izazivaju IO koji su razliciti od drugih> visoka produkcija IgA je povezana sa mukoznim tkivom cesto indukuju toleranciju T celija umesto njihove aktivacije.