Введение в клиническую иммунологию

1. Введение в клиническую иммунологию

Белобородов Владимир
Борисович

2.

Иммунитет
Врожденный
Характеристика:
Не зависит от АГ
Быстрый ответ(минуты)
Нет иммунной памяти
Компоненты:
Естественные барьеры (кожа)
Фагоцитоз
Медиаторы
Приобретенный
Характеристика:
Антигенспецифический
Медленно развивается (дни)
Остается память
Компоненты:
гуморальный
Основные функции и механизмы
врожденного и приобретенного иммунитета.
клеточный

3. Размеры инфекционных агентов

Размер
(мм)
103
10
10-1
Черви
Простейшие
Грибы
Амебы
Лейшмании
Трипаносомы
Аспергиллы
10-3
Кандиды
10-5
Вирусы
Ленточные
Кольчатые
Шистосомы
Филлярии
10-2
10-4
Бактерии
Микобактерии
Стафилококки
Риккетсии
Хламидии
Вирусы гриппа
Микоплазмы
Полиовирусы

4.

Барьеры для инфекции
Лизоцим в слезах
И других секретах
Комменсалы
Кожа:
физический барьер
жирные кислоты
комменсалы
Удаление частиц
турбулентным
движением воздуха
Бронхи: слизь
реснички эпителия
Желудок: кислая среда
Быстрое изменеие рН
Комменсалы
Низкая рН и
комменсалы
влагалища
Смывание с эпителия
Мочевыводящих путей
Внешние механизмы защиты предупреждают попадание возбудителей
в организм через кожу и слизистые оболочки

5. Элементы барьерной функции макроорганизма

Кожа
Слизь
Низкое значение рН (молочные и жирные
кислоты)
Механический захват и удаление
Слезы, слюна, моча
Омывающее действие, лизоцим
Сперма
Спермин, цинк
Молоко
Лактопероксидаза
Микробный антагонизм
нормальной флоры
Конкуренция за питательные вещества,
выделение колицинов или кислот (Candida,
Cl.defficile)
Растворение химическими факторами
(бактерицидными ферментами), фагоцитоз
(микрофаги, макрофаги)
При проникновении
в организм

6. Компоненты системы неспецифической резистентности

• Кожа и слизистые оболочки
• Биологические выделения
– Лизоцим
Колонизационная резистентность
Система свертывания и антисвертывания
Калликреин-кининовая система
Система комплемента
Печень
– Белки острой фазы

7. Компоненты иммунной системы

• Костный мозг:
– Нейтрофилы
– Лимфоциты
• Иммунные клетки
– Лимфоциты-хелперы
– Лимфоциты с цитотоксической активностью
– Плазматические клетки
• Иммуноглобулины
• Макрофаги
– Местное и генерализованное воспаление
• Цитокины
– Провоспалительные цитокины
– Колониестимулирующие факторы
– Интерфероны

8.

Первичные
лимфоидные органы
Вторичные лимфоидные
органы и ткани
Глоточное кольцо
Миндалины, аденоиды
тимус
Лимфатическая
ткань бронхов
Костный мозг
Селезенка
Пейеровы бляшки
Урогенитальная
лимфатическая ткань
Лимфатические узлы
Вторичные лимфоидные ткани
слизистых оболочек
Первичные и вторичные лимфоидные органы и ткани

9.

Лимфатические
узлы шеи
Подмышечные
лимфатические
узлы
Лимфатические
узлы брюшной
полости
Паховые
лимфатические
узлы
Основные группы лимфатических узлов организма: шейные,
подмышечные, абдоминальные и паховые

10.

Плюрипотентная клетка
Миелоидная Стволовая клетка
Лимфоидная Стволовая клетка
Эозинофильный Базофильный Миелобласт Монобласт
Т-лимфобласт В--лимфобласт
миелобласт
миелобласт
Эозинофил Базофил Нейтрофил Моноцит
Гранулоциты
Т-лимфоциты В-лимфоциты Натуральные
(Т-клетки)
(В-клетки)
киллерные клетки
Агранулоциты
Макрофаг
Плазматическая клетка
Большинство типов клеток развивается из гемопоэтических стволовых клеток. Гранулоциты и
макрофаги развиваются из миклобной стволовой клетки. Т- и В-клетки, натуральные киллерные
клетки развиваются из лимфоидных стволовых клеток

11.

Кровеносные сосуды
Сосуды расширяются
и становятся более
порозными
Моноцит
макрофаг
НК-клетки
Нейтрофил
патогены
Тромбоциты
агрегируют и
формируют
сгустки
тромбоциты
Воспаление приводит к:
Гиперемии
Боли
Повышению температуры
Отеку
Потери функции из-за
воспаления
Марофаги,
Нейтрофилы и
NK-клетки
Привлекаются
В очаг, атакуют
и разрушают
возбудителей

12. Механизмы клеточного распознавания и активации

13. Структура рецепторов

14. Человеческие TLR

Тип
Лиганд
TLR2
Пептидогликан,
глипопептиды, АГ
микобактерий,
липоарбиноманнан,
гликолипиды трепонем, ЛПС,
клеточная стенка грибов
ЛПС, живые M.tuberculesis,
белок теплового шока 60
Не
установлен
Прокариотические ДНК
(неметилированные СрG
связи)
Не
установлен
TLR4
TLR9
Внеклеточный
адаптор
MD2

15. Моноцит/макрофаг

16. Сигнальное взаимодействие микробов с макрофагами

17. Структура NF-kB

NF-kB – нуклеарный фактор каппа-В гетеродимер 65кД/50кД
Голубым цветом выделена структура, расположенная внутри ядра

18. Моноциты / макрофаги (1)

• Функции:
– Иммунный ответ
– Сигнал об инвазии
– Эффекторная клетка в отношении
внутриклеточных патогенов (Salmonella,
Mycobacteria)
– Связь между функцией врожденного и
приобретенного иммунитета (цитокины,
примирование В- и Т-клеток, рост
нейтрофилов, дифференциации и активность
иммунных клеток)
– Антигенная презентация бактериальных АГ и,
соответствующего размера, эпитопов молекул
MHC II типа
– Дополнительный сигнал (CD80, CD86) для
рецептора Т-клеток

19. Моноциты / макрофаги (2)

• Функции:
– Захват, фагоцитоз и уничтожение бактерий с
использованием (как нейтрофилы):
• Рецепторов комплемента
• Fcy рецепторов
• CD4 и TLR
– Кооперация с Т-клетками для повышения
эффективного уничтожение внутриклеточных
паразитов (в отличие от нейтрофилов):
• Выделение ФНО и ИЛ1 – примирование лимфоцитов
• Выделение ИЛ12, ИЛ18 – активирование Тлимфоцитов - продукция интерферона-гамма

20. Нейтрофилы

• Клетки, обеспечивающие быстрый ответ
противодействия микробам
• Защита от:
– Бактерий
– Грибов, преимущественно Candida spp.
– Тканевых паразитов
• Особенности:
– быстрое обновление – 1011 кл/день,
– короткая продолжительность жизни – 72 часа,
– высокая скорость спонтанного апоптоза

21. Активация/ ингибирование нейтрофилов

Микробные медиаторы
Высокая концентрация
собственных медиаторов
Активация
•ЛПС
•Пептидогликан
•Компоненты
бактериальных клеток
•Бактериальная ДНК
•Липопептиды
•Компоненты комплемента
(С5а)
•Цитокины (ФНО-а, ИЛ1, ИЛ8)
•Фактор активации тромбоцитов
•Собственные медиаторы:
тромбин, фосфолипиды
Ингибирование
•апоптоз - ГКСФ, ИЛ1

22. Активация и миграция нейтрофила в область бактериальной инфекции. Ls-L-селектин, PSGL-гликопротеиновый лиганд-1 селектина Р,

sLex – растворимый
АГ Х Левиса, Ps-селектин Р, Es- селектин Е, ICAM-1-внутриклеточные молекулы
адгезии-1, PAF-фактор активации тромбоцитов, IL-интерлейкин, MCP-1хемоаттарактантный белок-1 макрофага, C1-комплемент, PECAM-1-молекулы
адгезии-1тромбоциток к эндотелиальным клеткам.

23.

Патоген
химически
привлекает
фагоцитов
патоген
Адгезия:
фагоцит
прикрепляется
с помощью
поверхностных рецепторов или
Комплемента к
патогену
Поглощение: фагоцит захватывает
псевдоподиами патоген и образует
вакуоль связанную с мембраной
(фагосому)
Переваривание: в фагосома сливается с
Лизосомой, ферменты разрушают
Патогена
Выделение: опасные
микробные биопродукты
выделяются наружу при
Вскрытии фагосомы
фагосома
фаголизосома
лизосома

24. Процесс активации нейтрофилов

Нейтрофил
Роллинг
Адгезия
Диапедез
Хемотаксис
Прикрепление
Фагоцитоз
Слияние
фаголизосомы
Цидная
активность
Структура
PSGL-1, L-селектин, Sселектин
CD11/CD18, бета2интегрины или рецептор
CR3
Полимеризация актина и
активация микротрубочек
CR3, Fcy-рецепторы
цитоки-нов, С5а, др.
хематтарактанты и
хемокины
CR3, Fcy-рецепторы
цитоки-нов
Активация микротрубочек
и микрофиламентов
Лихосомы, фагосомы,
микротрубочки и
микрофиламенты
Окислительный и
неокислительный путь
Результат
Захват и связь с
эндотелием
Адгезия к эндотелию с
помощью ICAM
Проход между клетками
эндотелия
Поиск возбудителя по
градиенту концентрации
Прикрепление к бактериям,
опсонизированным MBP, АТ,
комплементом
Погружение бактерии в
фагосому
Обработка микробов
лизосомальными
ферментами
Лизис фагоцитированных
бактерий

25. Лизис бактерий нейтрофилами

• Кислородозависимые механизмы:
– Активация 3 ферментов: NADPН-оксидаза,
супероксиддисмутаза, миелопероксидаза
– Результат: образование гидроксильные
радикалы, гипохлорная кислота, пероксинитрит
• Килородонезависимые механизмы:
– Первичные (азурофильные) и вторичные
(специфические) гранулы: лизоцим,
лактоферрин, кислые гидролазы, дефензины,
BPI, катионные белки, эластаза

26. Функция первичных и вторичных гранул

Пептид
Антимикробная активность
Лизоцим
Гидролиз бета-1-4 связей пептидогликана
внешней оболочки бактерий
Лактоферрин
Захват ионов, усиление образования
гидроксильных радикалов
Дефензины
Повышение проницаемости внешней
мембраны Гр-
BPI
Гликопротеин Гр- бактерий (55 кД),
связывает ЛПС, повышает проницаемость
внешней мембраны
Кислые
гидролазы,
катепсин G
Гидролиз внешних мембран
Эластаза
Сериновая протеаза, разрушает клеточные
белки

27. Нормальные киллерные клетки (1)

Определение: (NK) субпопуляция лимфоцитов, не
относящихся к В- и Т-клеткам, не имеющих памяти на АГ.
Функция:
• лизируют инфицированные вирусами клетки несущие
АГ MHC I типа без процессинга АГ
• Распознают новые АГ на поверхности многих типов
клеток и уничтожают эти клетки путем апоптоза
– Уничтожение клеток с внутриклеточным инфицированием
Активация: ИЛ2 и ИЛ12
Персистенция: бластогенез из небольших лимфоцитов в
большие гранулярные лимфоциты.

28. Натуральные киллерные клетки (2)

Киллинг инфицированных клеток:
• гранулы содержащие перфорин и гранулярные
ферменты (гранзимы) = лизис
• ФНО + FAS-лиганды NK = апоптоз
Активность:
• Максимум - 2-4 сутки после вирусной инвазии со
снижением к 7 суткам (появление специфических
цитотоксических Т-клеток)
• Кооперация с В-клетками (антителозависимая
клеточная цитотоксичность) – экспрессия рецептора
CD16 к Fc-фрагменту АТ

29. Растворимые элементы, обеспечивающие неспецифический иммунный ответ

Система
комплемента
Распознавание чужеродных
поверхностных антигенов –
опсонизирующая и литическая
активность
Манозасвязывающий
лектин
Примитивные антителоподобные
молекулы, способствующие
опсонизации бактерий
Белки острой фазы
(сывороточный
амилоидный, LPSсвязывающий, СРБ)
Связывание с микробными антигенами,
усиление клиренса антигенов
Растворимый CD14
Рецептор, обеспечивающий доставку
микробных медиаторов к связанному с
мембраной CD14 и ТLR
Интерферон альфа/
бета
Антивирусная активность
неинфицированных и инфицированных
клеток

30. Система комплемента (1)

СК – 20 белков с высокой скоростью обмена
2 пути активации:
• Классический - АТ
• Альтернативный – С3 (определяет повторяющиеся
пептидные или углеводные последовательности
структуры микроорганизмов)
– С3 (+D, +пропердин) + фактор B = 3bBb (мембранный
комплекс)
– С5 => C5b = МАК (С5-9) + С3а, С5а (хематтарактанты,
анафилотоксины = вазодилатация, повышение сосудистой
проницаемости)

31. Система комплемента (2)

С3b – основной опсонин врожденной иммунной
системы
• Распознающий рецептор С3b (нейтрофилы,
макрофаги) – обнаружение возбудителя,
прикрепление и фагоцитоз
Подавление СК:
• инактивация комплемента (С5а-протеаза
стрептококков и протеазы Pseudomonas aeruginosa)
• Длинные полисахаридные цепи ЛПС (Salmonella sp,
E.coli)
• Бактериальные полисахаридные капсулы
содержащие сиаловые кислоты (мимикрия
клеточной мембраны человека и ингибирование
связывания C3b) (стрептококки группы В,
менингокококки)

32. Лектин, связывающий маннозу (1)

Иногда называют белком, связывающим маннозу,
примитивным АТ
Функция: опсонофагоцитоз микробных АГ (~IgM)
путем связывание с полисахаридными
компонентами бактерий.
Структура: тетрамер (4х32кД) в виде букета,
распознающий N-ацетил-глюкозамин
(пептидогликан) и углеводные связи
(полисахаридная капсула)
Связывание: кроме бактерий – Candida spp,
Cryptococcus spp; HIV1, 2; Leishmania spp;
депозиты активированного комплемента на
поверхности простейших.

33. Лектин, связывающий маннозу (2)

Взаимодействие:
• Опсонизация
• Активатор комплементзависимого
опсонофагоцитоза (классический путь)
• Комплексообразование: белок,
связывающий маннозу (MASP)
[сывороточная протеаза гомологичная
С1-r и C1-s] + лектин, связывающий
маннозу = активация С4 и С2 =>
изменение структуры С3 (АТ- и С1qнезависимая)

34. Белки острой фазы

Участвуют в активации врожденного иммунитета на
различные раздражители, синтез возрастает ~ 25% при
генерализованном воспалении.
БОФ:
• белки системы комплемента
• Белки системы свертывания и противосвертывания
• Антипротеазы
• СРБ
• Сывороточный амилоидный белок
• Фосфолипаза А2
• Липополисахаридсвязывающий белок (LPS/LBP)
• Цитокины (ФНО, ИЛ1)
• Кортикостероиды

35. Интерфероны

36. Определение

• Интерфероны относятся к цитокинам
(медиаторам иммунитета) и представлены
семейством белков, обладающих
антивирусной, иммуномодулирующей и
противоопухолевой активностью, что
позволяет отнести их к полифункциональным
биорегуляторам широкого спектра действия и
гомеостатическим агентам
Ершов ФИ, Киселев ОИ. Интерфероны и их индукторы, 2005

37. Этапы функционирования системы интерферонов

индукция
Клетка +
индукторы
продукция
действие
а-, б-, гинтерфероны
Подавление
экспрессии
чужеродных
нуклеиновых
кислот
эффекты
Антивирусный
Иммуномодулирующий
Антитуморогенный
Радиопротективный

38. Интерфероны (1)

Интерфероны (ИФ) – альфа, бета, гамма.
Продукция:
• Интерфероны 1типа (активация двунитевая РНК, метаболические
активаторы и ингибиторы, вирусы ):
– альфа-ИФ – лейкоциты
– бета-ИФ – фибробласты и другие клетки
• Интерфероны 2 типа (активация –
митогены и специфические АГ):
– Гамма-ИФ - лимфоциты

39. Интерфероны (2)

Не действуют на вирусы, расположенные
внеклеточно
Механизм противовирусного действия ИФ-а/б:
• Связывание с тем же поверхностным
рецептором и запуск синтеза белков
– 2’5’-олигизоаденилатсинтетаза => активация Rназы L/ рибонуклеазы => разрушение вирусной и
клеточной РНК
– Протеинкиназа (67-кД)/ фосфолипаза =>
инактивация фактора eLF-2 => прекращение
вирусной трансляции
– Против вируса гриппа: транскрипция гена Мх 21
хромосомы, кодирующего синтез ингибитора
транскрипции вируса гриппа

40. Интерфероны (3)

• Ингибирование пенетрации и захвата
вируса клеточной мембраной
• Экспрессия нормально
репрессированных генов:
– Антигенов гистосовместимости и 2микроглобулинов на поверхности мембран
клеток (ИФ-альфа)
– Повышение активности нормальных
киллерных клеток
– Стимуляция АТ-зависимой клеточной
цитотоксичности, супрессия подавления АГи митоген-индуцированной миграции
лейкоцитов (ИФ-гамма)

41. Генерация воспаления

ССПС
хемотаксис
фагоцитоз
+ IgM,G
сгусток
Объект
СК
Гибель
клеток
Печень
ЦНС
Воспаление
+
Генерализация
МФ
Иммунный ответ
Костный
мозг

42. Взаимодействие суперантигена с иммунокомпетентными клетками

Монокины
Лимфокины

43.

44. Роль T-клеток- хелперов в продукции антител

Т-хелпер
Роль
T-клетокхелперов
в продукции
антител
В- клетка
Антиген
Во вторичных лимфоидных
органах и тканях
Цитокины
Плазматические клетки
Пролиферация
В-клетки
памяти
Антитела
Во многих случаях Т-хелперы представляют антиген В-клеткам до их пролиферации и
Клон плазматических клеток начинает продукцию специфических антител

45.

Антиген
Инфицированная клетка
В-клетка отбирается
и связывается с АГ
своим рецептором
В-клетка отвечает на
Антиген пролиферацией
Часть
В-клеток
превращаются
в клетки
памяти
Часть В-клеток
превращается в
плазматические
клетки
Клетки памяти
Плазматические клетки
Циркулирующая кровь
Антитела
Плазматические
клетки
секретируют
антитела
В кровь

46.

антитела
Консервативная участок
Вариабельная участок
Область связывания
распознавание
Антиген 1
Антиген 2
Антиген 3
антиген
Область связывания антигенов располагается на 2 участках Y-образной
части антител и определяет специфичность к определенному антигену

47.

48.

49. Титры антител после первичного и вторичного иммунного ответа

Первичный
уровень АГ
ответа
Первичный ответ
Первичный ответ
Вторичный ответ
Логарифм титра АТ
Титры
антител
после
первичного
и вторичного
иммунного
Вторичный
уровень АГ
Дни
Вторичный ответ антител на антиген возникает более быстро и в более высоком
титре, чем первичный. При вторичном ответе образуются преимущественно IgG, и
отсутствует лаг-фаза до появления IgM, как это бывает при первичном ответе

50.

51.

52.

53.

54. Специфический иммунный ответ

Лх
+Ил1
ФРБК
АПК+АГ
Влимф
Влимф
Влимф
Ig
Плазм
клетки
ВКП
Ig
Ig

55. Специфический клеточный иммунный ответ

Т-Кл
АПК+АГ
Т-кл ЦТА
Т-кл
Т-кл лимфокины
Т-кл памяти

56.

Специфический клеточный иммунный ответ
Антигенные фрагменты
Инфицированная клетка
Инфицированная клетка
Повреждение
Инфицированная клетка
Перфорин
Рецептор Т-клетки
Комплекс
собственных
(МНС) молекул и
антигенны
фрагментов
Цитотоксическая Т-клетка
связывается с
инфицированной клеткой
Цитотоксическая
Т-клетка
Т-клетка выделяет
перфорин, повреждающий
мембрану инфицированной
клетки
Лизис инфицированной
клетки

57.

58.

59.

60.

61. Основные компоненты иммунной системы

Иммунная система
Физические и
химические
барьеры
Белки крови
Клетки
•Кожа
•Слизистые
•Комплемент
•Цитокины
•Макрофаги
•Нейтрофилы
•Натуральные киллеры
•(Денедритные кл.)

62. Активация иммунной системы

Свой/ Чужой
•бактерии
•вирусы
•грибы
Сигнал опасности
•Клеток при стрессе
•Клеточное повреждение
Распознающий
рецептор
•Макрофаги
•Нейтрофилы
•Норм.киллеры
•Дендритные кл.
Активация
Иммунной
системы

63. Реакция иммунной системы

Барьер
Макрофаги
Дендритные кл.
Комплемент
Приобрет.
Им. Ответ
Хемокины
Цитокины
Рекрутирование
Воспалительных
клеток
Опсонизация
Рекрутирование
Воспалительных
клеток
Локальные
Эффекты:
•Окклюзия
•Адгезия
Прямое
Цитотоксическое
Действие
Системные
Эффекты:
•Печень
•ЦНС
•Сосуды
•ДВС