IMMUNTOXIKOLÓGIA Dr. Biró Anna OKK-Országos Kémiai Biztonsági Igazgatóság Budapest ELTE, TTK, október 6.

Az előadás vázlata Mi az immuntoxikológia? Immunológiai gyorstalpaló Immuntoxicitási tesztek állatokon Az immuntoxikus anyagok hatásai Fontosabb immuntoxikus anyagok WHO által ajánlott tesztek Saját vizsgálataink Immuntoxicitást befolyásoló tényezők

IMMUNTOXIKOLÓGIA Az immuntoxikológia a munkahelyi, környezeti és terápiás expozíció hatására az immunrendszerben bekövetkező módosító hatásokat vizsgálja.

Környezeti hatások Életmód Munkahelyi ártalom Immunrendszer működésének működésének zavara zavara Fertőzés iránti hajlam fokozódása Daganati kockázat növekedése Krónikus, nem fertőző betegségek kialakulásának esélye nő

Az expozíció hatására kialakuló immunológiai eltérések korai kimutatása PRIMER PREVENCIÓ

Elsődleges és másodlagos nyirokszervek Immunbiológia, Erdei et al

mindazok a struktúrák (sejtek, molekulák) amelyeket az immunrendszer felismer Antigén lehet:  baktérium  vírus  daganatos sejt  fehérje  szénhidrát  fémion  mesterséges kémiai anyag Haptén: önmagában nem vált ki immunválaszt, de valamilyen makromolekulához kapcsolódva már igen Antigén

A vér alakos elemeinek eredete Immunbiológia, Erdei et al

Az adaptív immunválasz fázisai Immunbiológia, Erdei et al

Limfocitapopulációk effektor funkciói Immunbiológia, Erdei et al

TERMÉSZETES IMMUNRENDSZER ADAPTÍV IMMUNRENDSZER PATOGÉNEK INVÁZIÓJA Szolubilis elemek: CRP, SAP, MBL, komplement rendszer Barrierek: bőr, nyálkahártya NK sejtek Ellenanyag- közvetített immunitás (B sejtek) Sejt-közvetitett immunitás (T sejtek) Fagociták pl. makrofágok neutrofil granulociták CD5+B sejtek  /  T sejtek Sejtes elemek A természetes és az adaptív immunrendszer

TERMÉSZETES IMMUNRENDSZER ADAPTÍV IMMUNRENDSZER A természetes és az adaptív immunrendszer nem specifikus rögtön reagál nincs memória 1-2 hét amíg kialakul az immunválasz specifikus memóriasejtek alakulnak ki második találkozásra gyorsan reagál A kettő egymásra épül, nem válnak szét

Tumorellenes immunválasz Daganatos elfajulást okozhatnak:  Kémiai karcinogének (benzol)  Sugárzás (UV, ionizáló sugárzás)  Vírusok (RSV) A tumorossá fajult sejtek felismerése és elpusztítása is az immunrendster feladata, melyben a sejtközvetített immunitásnak jut fő szerep.  Citotoxikus T sejtek  NK sejtek

Toxikus vegyi anyagImmunológiai eltérés RágcsálóbanEmberben Poliklórozott bifenilek (PCB)++ Polibrómozott bifenilek (PBB)++ Hexaklórbenzol++ Diklór-difenil-triklórmetán (DDT)++ Benz(a)pirén+nem ismert 7,12-dimetilbenz(a)antracén+nem ismert Benzidin++ Benzol, toluol, xilol++ Ólom++ Kadmium++ Higany++ Azbeszt++ Dimetil-nitrózamin+nem ismert Példák immuntoxikus anyagokra rágcsálóban és emberben

Immuntoxicitási tesztek laboratóriumi állatokon OECD Guidelines for the Testing of Chemicals „ A 14 vagy 28 napos szubakut orális toxicitás vizsgálata rágcsálókon”  kvalitatív és kvantitatív vérkép  lép hisztopatológiai vizsgálata „ 90 napos szubakut orális toxicitás vizsgálata rágcsálókon”  kvalitatív és kvantitatív vérkép  lép,tímusz,nyirokcsomó,csontvelő hisztopatológiai vizsgálata Tesztelt fajok  Elsősorban rágcsálók Vizsgálati Rendszerek  Szisztémás hatás  Lokális hatás Kezelés  Orális  Dermális  Szem

Immuntoxicitási tesztek laboratóriumi állatokon Nem funkcionális vizsgálatok (1. lépcső)  Kvalitatív és kvantitatív vérkép  Szervsúlyok (tímusz, lép, nyirokcsomók)  Hisztopatológiai elváltozások (tímusz, lép, elvezető és messzebb elhelyezkedő nyirokcsomó, Peyer-plakk, stb)  Szérum immunglobulin (IgG,IgM,IgE,IgA) szint mérése  Combcsontból származó csontvelő sejtek abszolút száma és megoszlása  Leukocita szám a bronchoalveoláris mosófolyadékban, peritoneális üregben és bőrben  Leukocita felszíni antigének vizsgálata

Hexaklórbenzol hatása az immunológiai paraméterekre (1. lépcső )

Funkcionális vizsgálatok (2. lépcső)  Makrofágok fagocitáló képességének vizsgálata  NK sejtek citolitikus aktivitásának mérése  Elsődleges (IgM) és másodlagos (IgG) antigén-specifikus ellenanyag válasz meghatározása  B sejt proliferáció mitogén (pl. LPS) hatására  T sejt proliferáció mitogén (Concanavalin A vagy fitohemagglutinin) hatására  Citotoxikus T limfociták citolitikus aktivitásánakvizsgálata  Késői típusú hiperszenzitivitási teszt (pl. szenzitizáció BCG-vel, majd előhívás tisztított fehérjével. Kiértékelés a talp vagy fül duzzanatának mérésével) Immuntoxicitási tesztek laboratóriumi állatokon

Funkcionális vizsgálatok (2. lépcső)  Host rezisztencia modellek vizsgálata:  Baktériumok ellen (Listeria monocytogenes, Streptococcus törzsek, kiértékelés hisztopatológia vagy elhullás alapján)  Vírusok ellen (Citomegalovírus, influenza) kiértékelés hisztopatológia vagy elhullás alapján)  Tumorok ellen (tumorsejtek injektálása, kiértékelés a metasztázisok száma alapján)  Autoimmun modellek: indukált vagy spontán autoimmun betegségek előfordulását és súlyosságát befolyásolja-e az adott anyag. Immuntoxicitási tesztek laboratóriumi állatokon

Az immunrendszert károsító anyagok Az immuntoxikus anyagok támadáspontja széleskörű:  befolyásolhatják bármely immunsejt képződését, érését, osztódását, differenciálódását  károsíthatják az immunsejtek működését  károsíthatják az immunrendszer szabályozását Az immunrendszer funkciójára hathatnak:  gátlólag (immunszuppresszió)  serkentőleg (immunstimulálás)

Az immunrendszer egyensúlya ImmunszuppresszióImmunstimuláció Normal Fertőzésekre és daganatos megbetegedésekre hajlamosíthat Hiperszenzitivitás -gyulladás -allergia -asztma Autoimmunitás

Az immuntoxikus anyagok hatásai:  lehetnek közvetlenül toxikusak  kiválthatnak antigén-specifikus választ  túlérzékenységi reakciók  autoimmun betegségek  gyulladásos folyamatok, szöveti roncsolás Bármely szerv érintett lehet: légzőszervek, bőr emésztőrendszer urogenitális szervek ízületek központi idegrendszer

ElnevezésHatásMechanizmusMegnyilvánulási formák Azonnali típusú reakciók I. Azonnali típusú túlérzékenység (allergiás reakció) 1-2 perc IgE mediátorok (pl hisztamin) szabadulnak föl a hízósejtekből. Lokális anafilaxia, szénanátha, asztma, csalánkiütés,ekcéma, ödéma, ételallergia Szisztémás:anafilaxia II. Ellenanyag mediált citotoxikus reakció 4-8 óra IgM vagy IgG komplement aktiválás vagy ADCC révén elpusztítják a célsejteket. Transzfúziós reakció, fetális eritroblasztózis, autoimmun hemolitikus anémia III. Immun- komplex mediált reakció (immunkomplex betegség) 2-8 óra antigén-ellenanyag komplexek a szövetekben lerakódva komplement aktiválás révén gyulladást okoznak. Lokalizált: Arthus-reakció Generalizált szérumbetegség, egyes glomerulonefritiszek, SLE Késői típusú reakció IV.Sejtközvetített reakció (késői típusú hiperszenzitivitás, DTH) 1-3 nap A szenzitizált T H 1 sejtekből felszabaduló citokinek aktiválják a makrofágokat és a citotoxikus T sejteket. Granulóma képződés, kontakt dermatitisz, graftkilökődés, tuberkulotikus léziók A túlérzékenységi reakciók

Allergiát okozhatnak : Pollen Penész Antibiotikumok Platina sói Formaldehid Organofoszfát növényvédők Allergia megnyilvánulási formái szénanátha asztma csalánkiütés ekcéma ödéma ételallergia

Autoimmunitás Alapvetően a „saját” elleni immunitást jelenti. Akkor fordul elő, amikor az immunrendszer megtámadja a saját sejtjeit, szöveteit. De! Az immunrendszer felismeri és különbséget tesz a „saját” illetve az „nem-saját”között Mindig vannak a szervezetben autoagresszív klónok, de ezeket a szervezet kordában tartja: eliminálja, illetve a saját struktúrákkal szemben tolerancia alakul ki Autoimmun folyamatokban ez a tolerancia szűnik meg

Autoimmun betegség Lehet szervspecifikus, ilyenkor olyan struktúra/molekula ellen irányul az autoimmunitás, mely egy-egy sejtre vagy szövetre jellemző Autoimmun diabetes -hasnyálmirigy inzulin termelő β sejtek Sjögren szindróma – nyál és könnytermelő mirigyek Lehet szisztémás, amikor a megtámadott molekula sokféle sejten jelenik meg SLE –szisztémás lupus eritematosus – sejten belüli struktúrák ellen termelődnek ellenanyagok RA – reumatoid artritis

Autoimmun betegségeket okozhatnak érzékeny egyénekben: Vegyület/anyagAutoimmun betegség Izoniazid (antibakteriális szer) SLE Chlorpromazine (antipsychotikus vegyület) SLE Etoszuximid (antiepileptikum) SLE Halothane (anesztetikum) Hepatitisz SLE: Szisztémás lupus eritematusus

Autoimmun betegségeket okozhatnak érzékeny egyénekben: Vegyület/anyagAutoimmun betegség Aromás szénhidrogének, pl. benzol, toluol, xilol Szkleroderma VinilkloridSzkleroderma Triklór-etilénSzkleroderma Fémek higany ólom Autoantitestek fokozott termelése glomerulonephritis

Autoimmun betegségek nemi eloszlása

Ösztrogének és Autoimmunitás

Toxikus vegyi anyagHatás Immunszuppresszáns gyógyszerek pl.ciklosporin-A Sokrétű immunszuppresszió T effektor funkciók gátlása Szteroidok:  Nemi hormonok  Glükokortikoidok  Ösztrogén hatású xenobiotikumok pl DDT, tetrahidro-kannabinol, dietil- sztilbesztrol (szintetikus ösztrogén)  A hím nemi hormonok általában immunstimuláns, a női nemi hormonok immunszuppresszív hatásúak  Immunszuppresszió-a sejtek aktivációjának és osztódásának gátlása  Tímusz visszafejlődése, celluláris immunválasz és NK sejt aktivitás gátlása, mononukleáris fagocita-sejtek aktiválódása Növényvédőszerek  Organotin vegyületek  Organoklorin vegyületek DDT,chlordane  Organofoszfor vegyületek parathion,malathion,dichlorvos  Csökkent T és NK sejt aktivitás  Csökkent T aktivitás, autoantitestek  Immunszuppresszió, ellentmondó adatok Fontosabb immuntoxikus anyagok I.

Toxikus vegyi anyagHatás Oldószerek  Benzol  Hexéndiol  Fehérvérsejtszám csökkenés, csökkent ellenanyag válasz, fokozott érzékenység TBC-re és tüdőgyulladásra  Hatására csökken a tímusz és lép nagysága, csökkent ellenanyag válasz Halogénezett szénhidrogének  2,3,7,8-tetrakloro- dibenzo-dioxin (TCDD)  Hexaklórbenzol  Poliklórozott bifenilek (PCB)  Timusz atrófia, csökkent sejtközvetített immunitás  Bőrelváltozások, arthritis  Csökkent ellenanyag válasz, csökkent szérum ellenanyag szint Policiklusos aromás szénhid-rogének (PAH)  pl. benz(a)pirén  3-metilkolantrén Karcinogének, immun-szuppresszánsok, gátolják a humorális és a sejtköz-vetített immunválaszt Toluol-diizocianátKontakt dermatítisz, asztma Fontosabb immuntoxikus anyagok II.

Toxikus vegyi anyagHatás Fémek  Cd  Pb  Hg  Csökkent sejtközvetített immunválasz, fagocitózis és NK aktivitás  Csökkent ellenanyag válasz, fertőző betegségekkel szemben fokozott érzékenység, immunkoplexek által okozott glomerulonephritis  Gátolja mind a természetes mind az adaptív immunválaszt, fokozza a fertőzések iránti érzékenységet (malária) autoantitestek AzbesztGyulladás, fibrózis, szisztémás autoimmun betegség Csökkent elsődleges ellenanyag válasz SzilíciumGátolja mind a humorális mind a sejtközvetített immunválaszt, fokozza a fertőzések iránti érzékenységet OpiátokGátolják az ellenanyag termelést, a limfociták osztódását, az NK-sejtek ölőképességét és a fagocitózist Fontosabb immuntoxikus anyagok III.

Toxikus anyagok előfordulása a munkahelyen/ környezetben Toxikus anyagElőfordulás Antibiotikum porGyógyszeripar Citosztatikumok Onkológiai osztályok, gyógyszertárak Fémek Fémfinomítás, fémfeldolgozás FormaldehidTextilipar, laboratórium Oldószerek, pl. benzolKőolajipar PeszticidekMezőgazdaság Policiklusos aromás szénhidrogének (PAH), pl. benz(a)pirén, 3-metilkolantrén Fosszilis üzemanyagok égéstermékeivel szennyezett levegő

1.Vérkép (kvalitatív, kvantitatív) 2. Humorális immunválasz -elsődleges ellenanyag válasz fehérje antigén ellen, pl influenza oltás -szérum immunglobulin koncentráció 3. Limfocita szubpopulációk meghatározása vérből 4. Sejtközvetített immunválasz - késői típusú hiperszenzitivitási reakció 5. Autoantitestek és gyulladás - autoantitest titer -C-reaktív protein 6. Természetes immunitás -NK-sejt ölőképesség -fagocitózis mérése 7. Klinikai laboratóriumi vizsgálat WHO által ajánlott immuntoxicitási tesztek

Vizsgált paraméterek Limfocita szubpopulációk meghatározása: T limfociták (CD3+) Helper T limfociták (CD3+/CD4+) Citotoxikus T sejtek (CD3+/CD8+) B limfociták (CD19+) NK sejtek (CD3/CD56+) Aktivációs markerek vizsgálata: CD25 –IL2 receptor CD71-transzferrin receptor Leukociták ölőképességének vizsgálata reaktív oxigén intermedier termelés alapján

Granulocita Monocita Limfocita -kontroll -fMLP -E.coli -PMA Immunfenotípus meghatározása és reaktív oxigén intermedier termelés mérése „Bursttest” B limfocita NK sejt fagocitózis Reaktív oxigén gyökök termelése aktiváció CD4 CD3 CD8 CD3 CD56 T limfocita Citotoxikus T Helper T Counts CD3 CD19

Vizsgálati csoportok Csoportn Kontroll 98 Kőolajipari munkások192 Kórházi személyzet399 Fém-exponáltak42 Összesen:664

Limfocita szubpopulációk változása Th általában emelkedik Tc általában csökkent Th:Tc arány nő

Aktivációs antigének változása A limfociták aktiváltsága fokozódik CD25, CD71, CD8+/CD25+

Befolyásoló tényezők  Genetikai tényezők ( MHC haplotípus, enzim polimorfizmus)  Kor akkumulált hibák (DNS, sejtek), gyerek≠felnőtt ≠idős  Nem ( autoimmunitás nő>férfi, ösztrogén)  Betegség,fertőzés  Gyógyszerek ( immunszuppresszív, immunstimuláns)  Stressz (akut, krónikus)  Életmód:  dohányzás  táplálkozási szokások  alkohol  drog

Köszönöm a figyelmet!