A fertőzések elleni immunológiai védelem

                                                                                                                            Példák az újonnan, vagy ismételten megjelenő súlyos fertőző betegségekre

                                                                                                                            Földünkön 57 millió ember hal meg évente, ebből 15 millió (~25%) fertőző betegség következményeként

Vírusok, Baktériumok, Gombák Paraziták PATOGÉNEK Vírusok, Baktériumok, Gombák Paraziták Egysejtes protozoa Soksejtes férgek MAGAS KEZDETI DÓZIS MENEKÜLÉSI MECHANIZMUSOK A VÉDELMI MECHANIZMUSOK ELKERÜLÉSÉRE EMBERI SZERVEZET TÁPANYAGBAN GAZDAG A PATOGÉNEK SZÁMÁRA VÉDELMI MECHANIZMUSOK Fizikai határok/Természetes immunitás Szerzett immunitás Ha a természetes immunitás nem tudja fékezni a fertőzést, a patogén eljut a perifériás nyirokszervekbe és aktiválja az adaptív immunválaszt

Kedvező körülmények között a baktériumok 15-20 percenként osztódnak AZ IMMUN FELÜGYELET ÉLETET MENT Kedvező körülmények között a baktériumok 15-20 percenként osztódnak Az emberi testben az immunrendszer hiányában a feltételek kedvezőek – nincs védekező mechanizmus A PATOGÉNEK LEGGYAKORIBB BEJUTÁSI HELYEI A NYÁLKAHÁRTYA FELÜLETEK ÉS A BŐR

A legtöbb patogén a mukózális felszíneken keresztül jut a szervezetbe

ANATÓMIAI ÉS FIZIOLÓGIAI HATÁROK lizozim a könnyben és nyálban kötőhártya csillókkal bélelt légutak, köhögés, tüsszentés ép bőr gyomorsav mukózus membrán és mucin kommenzális baktériumok a bélben, a hüvelyben, a bőrön vizelés folyamata a húgyvezetékekben komplement molekulák a vérben A variety of anatomical and physiological body barriers prevent the majority of infectious agents from penetrating the body’s external and internal surfaces. Those pathogens that do manage to overcome these initial barriers are met by innate cells that provide the next line of defense. These cells circulate throughout the body and immediately respond to invaders by employing mechanisms of cellular internalization and inflammation.

AZ ELSŐ VÉDELMI VONAL MECHANIZMUSAI A BŐRBEN ÉS A NYÁLKAHÁRTYÁBAN BÉL LÉGUTAK URO- GENITÁLIS SZEM Szorosan illeszkedő hámsejtek MECHA-NIKAI Folyadék áramlása Izzadás Hámlás Nyálka Nyál, Étel Folyadék, Nyálka, Levegő áramlása Folyadék áramlása Vizelet Ondó Könny KÉMIAI Faggyú Zsírsavak Tejsav Lizozim Savasság Enzimek Fehérje bontás Orr váladék Savas hüvely váladék Spermin és Zn tartalmú ondó Lizozim tartalmú könny Antimikrobiális peptidek (defenzinek) MIKRO-BIÁLIS Bőrbaktérium Bélbaktérium Normoflóra

A bőr és a mukózus epitél, mint természetes határok (A) The intact skin, a tough outer layer bathed in acid secretions, is normally an effective barrier to most pathogens. (B) Damaged skin allows pathogens easy access to the blood supply within the dermal layer and the tissues underlying the hypodermis (subcutaneous layer). (C) Invading pathogens are prevented from adhering to epithelial cells in the lung by mucus and cilia covering the surface of the epithelial cells. Cilia sweep the pathogens up to an area where they can be expelled, which in the case of the lung is the upper respiratory tract. (D) Where mucus is decreased, microbes can easily adhere to and infect the epithelium.

A gyulladás oldott oldott mediátorok mediátorok aktivált endotél bakteriális fertőzés vagy trauma oldott mediátorok oldott mediátorok Tissue damage resulting from bacterial infection or trauma signals mediators of the plasma enzyme systems to increase endothelial cell permeability and adhesion and influx of leukocytes. A chemotactic gradient facilitates the migration of neutrophils, followed by macrophages, to the damaged site. Both types of innate cells non-specifically engulf and degrade foreign particles and secrete soluble mediators that recruit cells of the adaptive immune response to the site of tissue injury. The chemoattractant C5a is derived from complement activation. aktivált endotél

NAPOK

Akut gyulladás A szervezet gyorsan kialakuló válasza valamilyen szövetkárosító hatásra. Célja hogy a védekezés fontos elemei – leukociták és plazma fehérjék – eljussanak a károsodás helyszínére. Az akut gyulladás három fő komponense: (1) az érintett erek átmérője megnő, ami fokozott vérátáramlást eredményez (2) növekszik az érfal átjárhatósága (3) a leukociták kivándorlása a kis erekből, felhalmozódásuk és aktiválódásuk a károsodás területén

Akut gyulladást kiváltó hatások • Fertőzések (patogén mikrobák és mikrobiális toxinok) • Trauma (zúzódás és mélyreható sérülés) • Fizikai és kémiai ágensek (égés, fagyás, sugárzás, számos vegyi anyag a környezetünkben) • Szöveti nekrózis • Idegen test (szálka, varrat, stb.) • Immunreakciók (hiperszenzitivitási reakciók, autoimmun folyamatok)

Az akut gyulladás klasszikus tünetei: - pír (rubor) - duzzanat (tumor) - melegség (calor) - fájdalom (dolor) - funkcióvesztés (functio laesa)

KÉMIAI MEDIÁTOROK Láz Fájdalom Szövetkárosodás IL-1, IL-6, TNF prosztaglandinok, bradykinin Szövetkárosodás neutrofilek és makrofágok által termelt: lizoszomális enzimek oxigén metabolitok nitrogén monoxid (NO)

NEUTROFIL GRANULOCITA vérben legnagyobb számban (a keringő leukociták 68%-át teszik ki a keringő granulociták 99%-át alkotják) fagocitózisra képesek egészséges szövetben nem jellemző szöveti sérülés hatására vándorlás, kórokozók eliminálása (enzim, reaktív oxigén intermedier) akut gyulladásos folyamatok fő sejtes résztvevői

A NEUTROFIL GRANULOCITÁK MIGRÁCIÓJA Áramlás Bazális membrán A neutrofilek „gördülése” gyenge adhéziós kölcsönhatások mellett (szelektinek) VÉRBŐL „Gördülő adhézió” Diapedezis Migráció Szoros kőtődés A GYULLADT SZÖVETEKBE

GENNY Genny = transzszudátum (liquor puris) + halott patogének + halott neutrofilek + halott szöveti sejtek A genny sárgásfehér, sárga vagy barnássárga váladék, ami a gerincesekben gennykeltő baktériummal történő fertőzése során termelődik. A genny fehérjében gazdag (liquor puris), rengeteg elhalt sejtet tartalmaz.

Mannóz kötő lektin/fehérje AZ AKUT FÁZIS REAKCIÓ IL-6 Mannóz kötő lektin/fehérje MBL/MBP C-reaktív fehérje (CRP) Máj Szérum amiloid protein (SAP) Fibrinogén SAP, CRP – pentraxin család (5 korongszerű alegység) CRP – bakteriális foszforilkolint ismer fel a sejtfalban, opszonin, C1q-t köt kimaradt: SP-A, SP-D ”surfactant” fehérjék – kollektinek (mint MBL és C1q) de nem direkt komplement aktiválók, opszoninek SAP (SAA) – nem teljesen tiszta funkciójú még (kemotaxis, fagocitózis fokozás, leukocita endothel adhézió fokozás) IL-6 HATÁSÁRA A MÁJ AKUT FÁZIS FEHÉRJÉKET TERMEL

A teljes gyógyulás folyamata akut gyulladást követően vér nekrotikus szövet neutrofil folyadék és fehérjék monocita neutrofil apoptózis érés nyirok makrofág törmelék új vérerek növekedési faktor sebgyógyulás fibroblasztok

A PATOGÉNEK EGY RÉSZE KÖZVETLEN SZÖVETKÁROSODÁST KÉPES LÉTREHOZNI BETEGSÉG Tonsilitis Skarlát Toxic shock szindróma Ételmérgezés Diphteria Tetanus Cholera Gram (-) szepszis Meningitisz Pneumonia Tífusz Bakteriális bélfertőzés Sebfertőzés Pestis Bárányhimlő Hepatitis Poliomyelitis Kanyaró Influenza Herpesz

Másodlagos syphilisben Átmeneti vese lerakódás A FERTŐZÉSEK EGY RÉSZÉBEN A PATOGÉNEK ELLENI IMMUNVÁLASZ OKOZ SZÖVETKÁROSODÁST BETEGSÉG Vese betegség Érlerakódás Glomerulonephritis Vese károsodás Másodlagos syphilisben Átmeneti vese lerakódás Reumás láz Hemolitikus anaemia Tuberculosis Tuberculoid lepra Aseptikus meningitis Lyme arthritis Schistosomiasis

sejten belüli pusztítás A TERMÉSZETES IMMUNITÁS MECHANIZMUSAI fagocitózis sejten belüli pusztítás FAGOCITÓZIS fagocita baktérium LPS baktérium C-fehérjék baktérium lízise gyulladás komplement függő fagocitózis KOMPLEMENT GYULLADÁS baktérium LPS citokinek neutrofil NK-sejt makrofág TNF IL-12 IFN NK-SEJTEK vírussal fertőzött sejt NK-sejt fertőzött sejt lízise

A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS EGYÜTTMŰKÖDÉSE

sejten belüli pusztítás A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS EGYÜTTMŰKÖDÉSE fagocitózis sejten belüli pusztítás FAGOCITÓZIS fagocita baktérium LPS (VAGY MÁS PATOGÉNT) antigén prezentálás citokin termelés

KIS KOMPLEMENT-FRAGMENSEK A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS EGYÜTTMŰKÖDÉSE baktérium C-fehérjék baktérium lízise gyulladás komplement függő fagocitózis KOMPLEMENT KIS KOMPLEMENT-FRAGMENSEK GYULLADÁS C3a

A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS EGYÜTTMŰKÖDÉSE GYULLADÁS baktérium LPS citokinek neutrofil NK-sejt makrofág TNF IL-12 IFN A makrofágok által termelt IL-12 hozzájárul az effektor T sejtek aktiválásához, az effektor T sejtek által termelt IFN gamma „kiélezi” a makrofágok ölőmechanizmusait.

Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity (ADCC) A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS EGYÜTTMŰKÖDÉSE NK-SEJTEK vírussal fertőzött sejt NK-sejt fertőzött sejt lízise Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity (ADCC) Az Fc-receptor keresztkötések aktiválják az NK sejt ölőmechanizmusait Az ellenanyag kötődis a sejtfelszíni antigénhez Az NK sejtek receptorai érzkelik a kötött ellenanyagokat A célsejt apoptózissal elhal

A TERMÉSZETES ÉS SZERZETT IMMUNITÁS EGYÜTTMŰKÖDÉSÉNEK HELYE A patogének a bőrön, vagy a nyálkahártyákon át jutnak be a szervezetbe A bejutás helyén lépnek működésbe a veleszületett immunitás mechanizmusai Az adaptív immunitás a másodlagos immun- szervekben aktiválódik (APC-k!) Az adaptív immunitás effektor sejtjei és molekulái a véráram révén a fertőzött szövetekbe vándorolnak A veleszületett és a szerzett immunitás végrehajtó mechanizmusai szorosan együttműködnek a patogének elpusztítása és eliminálása érdekében.

A patogének elleni immunválasz A veleszületett immunitás mindenütt ható mechanizmusai (0-4 h) Már meglévő, nem specifikus effektor sejtek általi felismerés A patogén eltávolítása Fertőzés A veleszületett immunitás indukált mechanizmusai (4-96 h) Felismerés, effektor sejtek aktiválódása A patogén eltávolítása Fertőzés Effektor sejtek vándorlása a fertőzés helyére A szerzett immunitás mechanizmusai (>96 h) Az antigén egy közeli másodlagos nyirokszervbe szállítódik Felismerés naív B és T sejtek által Klonális expanzió és effektor sejtekké történő differenciálódás A patogén eltávolítása Fertőzés Protektív immunitás Már meglévő, specifikus ellenanyagok és effektor T sejtek általi felismerés A patogén eltávolítása Újrafertőződés Immunológiai memória Memória B és T sejtek általi felismerés Gyors osztódás és differenciálódás effektor sejtekké A patogén eltávolítása Újrafertőződés

A fertőzések megelőzése

IMMUNIZÁLÁS A fertőzések megelőzésének lehetősége Aktív Passzív a gazdaszervezet maga termeli kész ellenanyagokat az ellenanyagokat, immunsejteket kap a gazdaszervezet természetes természetes mesterséges mesterséges

Aktív, passzív immunizálás összehasonlítása aktív passzív Védettség megjelenése lassú azonnal (2 hét) Tartam hosszú rövid (évek) passzív védettség aktív oltás idő

Immunitás Természetes Aktív: betegség, immunizálódás (sorozatos találkozás az adott kórokozóval) Passzív - in utero, placentán át, maternális (anyai IgG, folyamatos, homológ) - születés után, colostrális, anyatej utján IgG, IgA

Immunitás-Immunizálás Mesterséges/passzív Passzív immunizálás: időleges védettség kész ellenanyagok bevitelével eredet: homológ heterológ (human) (állatból származó) szérumbetegség

Passzív oltóanyagok: Human Gamma-globulin 16% - súlyos vírusfertőzések FSME bulin - kullancsencephalitis ellen Tetanus immunglobulin Varicella immunglobulin (Varitect) CMV immunglobulin (Cytotect) Hepatitis B immunglobulin (Aunativ) (Hepatect) Rabies immunglobulin RSV immunglobulin (Palivisumab)

Immunitás-Immunizálás Mesterséges/aktív oltóanyagok, vakcinák - elölt baktériumok - inaktívált (elölt) vírusok - attenuált (élő, gyengített) baktériumok, vírusok - toxoid, anatoxin (méregtelenített toxin) - tisztított antigének, u.n. protektív antigének, alegység vakcinák - rekombináns vakcinák Immunitás-Immunizálás Mesterséges/aktív

Legyengített (attenuált) patogén A vakcinák komponensei Legyengített (attenuált) patogén Elölt patogén Mikrobiális extrakt / termék Bakteriális fertőzés Typhoid láz (PO) BCG (M. bovis) Typhoid láz Kolera B. pertussis (DPT) Pestis (Y. pestis) Anthrax B. pertussis (DTPa) Diphtheria (toxin) Tetanus (toxin) *Meningococcal *Pneumococcal *H. influenzae b Vírus- fertőzés Kanyaró Mumps Rubeola Polio (Sabin - PO) Sárgaláz Polio (Salk) Hepatitis A Influenza Veszettség Japán encephalitis Hepatitis B Attenuated pathogen Multiples inside human host & provides antigenic stimulation. Provides prolonged immunity (yrs - life) usu > single dose. Vaccine often provides cell-meditated immunity. Killed pathogen: Not multiply in human host- immune reponse determined by ag content of vaccine. Multiple doses of vaccine required c. subsequent booster doses. Provides little cell-mediated immunity. Microbial extract: Instead of using whole org – molecules can be extracted from pathogen, from an accellular (non-infectious) filtrate of the culture medium in which org grown, or prod by recominant DNA techniques. Vaccines can be prepared vs toxoids (derivatived of exotoxins). These are used when pathogenicity of org is due to the secreted toxin. Conjugated polysaccharide vaccines: Covalent binding (conjugation) of an antigenic polysaccharide to a protein which enhances the immune response to these vaccines, esp in kids< 2yrs

Protektív antigének, alegység vakcinák Attenuálás: A virulencia csökkentése, vagy teljes elvesztése lehetőségek: -állatpatogén törzsek keresése -hőérzékeny, hőrezisztens mutánsok keresése -exotoxinból toxoid előállítás, stb Protektív antigének, alegység vakcinák a védekező reakciókat, immunválaszt elsősorban provokáló antigén lehet: -toxoid, a toxoid egy része, -sejtfal, tok szénhidrát komponense -szintetikus peptidek

Rekombináns vakcinák géntechnológiával „vektorba” (attenuált vírusba, baktériumba) épített protektív antigén, mely az attenuált mikroorganizmussal együtt „szaporodik” a szervezetben

Adjuvánsok: olyan anyagok, melyek az antigénnel együtt adva erősítik az immunválaszt Hatásmechanizmus: - depo hatás (alumínium hidroxid, alumínium- phosphate gél, olajok, stb.), lassabb felszívódás - makrofág, limfocita stimuláció Egyéb: az élő szervezetben lassan degradálódó mikrokapszulákba (liposzóma) zárt antigén „Controlled release delivery system”

Biológiai terápia A biológiai terápia olyan gyógyszeres eljárásra utal, amelyet valamely pontosan meghatározott immunológiai célpont ellen vetnek be, vagy immunológiai mechanizmus indukálásával kívánják elérni a kívánt hatást. A célzott terápia a klinikai immunológiában és onkológiában arra utal, hogy egy gyógyászati eljárás a hatását specifikus módon, egyetlen meghatározott targeten keresztül fejti ki, szemben az elterjedt hagyományos eljárásokkal, melyek kevésbé specifikusak (pl. szteroidok, citosztatikumok). A biológiai választ módosító szerek (BRM) legtöbbször citokin, interferon, növekedési faktor vagy kolónia stimuláló faktor csoportokban tartoznak, és biológiai folyamatok módosításán keresztül fejtik ki hatásukat (pl. sejtnövekedés indukálása). Védőoltások

Az első olyan orvosi terápiás beavatkozás, amelyet a betegség okának megértése és hatékony megcélzása segítségével alkottak meg Edwin Klebs 1834-1913 Emil von Behring 1854-1917 Orvosi Nobel díj, 1901: „a szérumterápia terén végzett munkájáért, különösen annak a diftéria elleni alkalmazásáért, ahol úttörő munkát fejtett ki, és hatásos fegyvert adott az orvostudomány kezébe a betegség és a halál elleni küzdelemben” Diftéria antitoxin, 1890 Bókay János ifj. 1858-1937 „nemzetközi felkérésre klinikailag ellenőrizte a Behring-féle diftériaellenes gyógysavó oltás hatását” 1894 október Corynebacterium diphtheriae Klebs-Löffler bacillus (1883) Tom, a ló (1894, London)

A biológiai terápiás eljárások fejlődésének mérföldkövei Szérum terápia a diftéria (torokgyík) gyógyítására (1890) Az agammaglobulinaemia (közönséges variabilis immundeficiencia) gyógyítása tisztított immunglobulin G-vel (IVIG, Humaglobin, stb…1952) A monoklonális antitesttermelés elvének és gyakorlatának kidolgozása (Köhler és Milstein, 1975), és az első egér-monoklonális antitestterápia kifejlesztése a transzplantációt követő rejekciós epizódok kezelésére (Muromonoab-OKT3, 1986)

Niels K. Jerne, Georges J.F. Köhler és César Milstein Orvosi Nobel díj, 1984 Niels K. Jerne, Georges J.F. Köhler és César Milstein HIBRIDOMA TECHNIKA kifejlesztése

Monoklonális antitestek, mint beadható gyógyszerek? Az egérben termelődő antitestek emberbe oltva -fajidegen fehérjeként - hatékony immunválaszt indukálhatnak. (ld. immunogenitást meghatározó tényezők – filogenetikai távolság!) Hogyan kerülhető meg a probléma?

A monoklonális antitestek evolúciója Humán Egér / Patkány Kiméra Humanizált The participation in regulatory review allows the researcher reviewer a reality check for the real regulatory impact of the MOA data

Monoklonális ellenanyagok felhasználási lehetőségei a klinikai gyakorlatban DIAGNOSZTIKA Vércsoport meghatározás (anti-A, anti-B, anti-D ellenanyagokkal) Komplex antigén keverékek analizálása (szérum, liquor) Sejttípusokra jellemző markerek azonosítása Immunhisztokémia Limfómák tipizálása CD markerek segítségével TERÁPIA Sejtek elválasztása CD34+ csontvelői őssejtek gyűjtése autológ/allogén transzplantációhoz perifériás vérből Sejtfelszíni és oldott molekulák funkcionális vizsgálata Sejt aktiváltsági állapotának vizsgálata Célzott kemoterápia CD20+ B-sejtek elleni antitestek B-sejtes limfómában Szervátültetés utáni kilökődés megakadályozása célzott T-sejt gátlással

A biológiai terápiás eljárások kifejlesztésének sikere lehetővé tette, hogy korábban kezelhetetlen, vagy csak nem-specifikus módon kezelhető betegségek sikerrel befolyásolhatók, sőt egyes esetekben gyógyíthatók legyenek. Ezek a betegségek az autoimmun-gyulladásos és a daganatos betegségcsoportokba tartoznak.