A GYULLADÁSOK IMMUNOLÓGIÁJA (Fagocitózis) Dr.Gyimesi Edit DEOEC, III.sz. Belgyógyászati Klinika, Regionális Immunológiai Laboratórium

Mediátorok Sérülés Akut gyulladás Mediátorok Krónikus gyulladás A gyulladás olyan összetett , akut vagy krónikus lefolyású fiziológiás folyamat, mely szöveti sérülés, trauma vagy fertőzés után jön létre. Célja a keletkezett szöveti ártalom elszigetelése, a fertőző kórokozó elpusztítása és a létrejött szövetkárosodások helyreállítása, a szervezet integritásának megőrzése. Mediátorok Sérülés Akut gyulladás Mediátorok Krónikus gyulladás Tartósan jelenlevő kórokozó v. antigén

A gyulladás jó és rossz oldala Megvédi a szervezetet Izolálja a károsodott területet Mobilizálja az effektor sejteket a károsodott területre Elősegíti a gyógyulást (healing) A szervezetet nagyobb károsodás érheti, mint amit a kiváltó ágens jelenthetett számára Pl. allergiák számos autoimmun betegség

A gyulladás folyamata I. Vaszkuláris válaszok Vazodilatáció: kapillárisok átmérőjének fokozódása és ezen megnövekedett véráram indul a gyulladásos területekre, eredményeként eritéma (pír), hőmérséklet emelkedés, ödéma, fájdalom és funkcióvesztés jön létre. Vaszkuláris permeabilitás: az endotel sejtek átjárhatóbbá válnak a direkt endotel-károsodás v. kémiai mediátorok révén Exudatió: a folyadék, fehérjék, vvt-k és fehérvérsejtek az intravaszkuláris helyekről elszöknek, aminek az eredménye megnövekedett ozmotikus nyomás és intravaszkuláris hidrosztatikai nyomás lesz Vaszkuláris állapot: lelassul a véráram, csökken a vazodilatáció és folyadék kiáramlás, a kémiai mediátorok és a gyulladásos sejtek összegyülnek és válaszolnak a stimulusra.

A fehérvérsejtek elhagyják az érpályát és a szövetekbe vándorolnak, ahol kémiai anyagokat bocsájtanak ki.

Vazodilatáció, gyulladás, PMN vándorlás a bronchusban                                        

Korai mediátorok IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, TNF-a TNF-a: Mo, Mf termelik hatásai: növeli az epitél sejtek adhéziós molekuláinak expresszióját (P-szelektin, E- szelektin), fehérvérsejtek kitapadását, „rolling”- gurulás a kapillárisok felszínén, adhézió (érfalon ICAM-1, fehérvérsejteken LFA-1, Mac-1), vérlemezkék fokozott adhéziója - véralvadás a kiserekben (gyulladás lokalizálása)

Mediátorok Kemokinek kemotaktikus tulajdonság, szerkezeti hasonlóság, a-kemokinek (PMN), b-kemokinek (Mo-t vonzzák) Lipidmediátorok leukotriének - arachidonsavból lipoxigenázok hat.ra, simaizomsejtek összehúzódását váltják ki a bronchus falában, kemotaktikus prosztaglandinok - vazoaktívak, kemotaktikusak PAF - trombociták, Eo, PMN aktiválása, kemotaktikusak Enzimek granulumokból szabadulnak fel hidrolitikus enzimek, lizozim, mieloperoxidáz emésztik a környező szöveteket (kórokozót), aktiválják a plazma enzimrendszereit, komplementerendszert, véralvadási rendszert, kinin kaszkádot Citokinek távolabbi hatással is rendelkeznek

SZOLUBILIS MEDIÁTOROK Aktiváló stimulus Ag-Ab komplexek IgE a hízósejteken Kollagén bazális membrán (szöveti károsítás) Mikrobiális felület Polysaccharidok Ag-Ab komplexek (IgG v. IgM Hízósejt degranuláció Hagemann faktor (XII) komplement akt. klasszikus út komplement akt. alternatív út Kallikrein aktiváció Hisztamin release C3 és C5 Koagulációs kaszkád C3a C5a Anaphylatoxins bradikinin C3b és C5b C3b plazmin Membrán attack komplex opszonizáció vazodilatáció permeabilitás kemotaxis Bakteriális lízis fagocitózis

                                                                                                                                            Slide 34 of 59

Akut fázis reakció A szervezet védekező reakciója a károsító hatások ellen Célja: kórfolyamat elszigetelése, további károsodás megelőzése, homeosztázis helyreállítása Jellemzői: láz, leukocitózis, fokozott vörösvéersejt süllyedés, az eritropoezis szupressziója, negatív nitrogénegyensúly, a lipidanyagcsere megváltozása, bizonyos hormonok (glukokortikoidok, ACTH, inzulin), plazmaproteinek, ionok (vas és cink csökk.) konc. változása A folyamatot az IL-6, IL-1 és TNF-a májra kifejtett hatása váltja ki, fehérjeszintézise megváltozik.

Akut fázis fehérjék Pozitív akut fázis fehérjék – konc. nő 1,5-2x: C3, C4, C1 észteráz inhibítor, ceruloplazmin 2-4x: fibrinogén, haptoglobin, a1-kimotripszin, a2-antiplazmin, a1-acid glikoprotein 10-100x: C-reaktív protein (CRP), szérum amyloid A, procalcitonin Negatív akut fázis fehérjék – konc. csökken Albumin, prealbumin, transzferrin

Az akut fázis fehérjék funkciói Proteáz inhibítorok a1-kimotripszin, a2antiplazmin, a1-antitripszin Komplement faktorok (C3, C4) Opszoninek (C3, CRP) Véralvadási fehérjék (fibrinogén, FVIII, vWF) Metalloproteinek (haptoglobin, hemopexin, ceruloplazmin) Gyökfogók (szuperoxid dizmutáz)

Az akut fázis fehérjék diagnosztikája Alacsony bazális koncentráció – nagy változás az akut fázis reakció során CRP: <5 mg/l, SSA: <1,5 mg/l felezési idejük néhány óra koncentrációjuk korrelál az aktuális állapottal CRP: nefelometria, turbidimetria Ultraszenzitív CRP (5 mg/l alatt) –kardiovaszkuláris rizikó megítélése SAA (szérum amyloid A): érzékeny marker, (apolipoprotein:SAA1,SAA2), keringésben a HDL-hez kötődik, csökken a hepatocitákhoz az affinitása (gyorsabb HDL metabolizmus, csökken a HDL, koleszterin szint) Prokalcitonin: bakteriális fertőzéseknél, szepszisben nő a szintje, újszülöttek állapotának megítélése

Az akut fázis fehérje (CRP) mérésének indikációs területei Infekciók monitorozása, a terápia hatékonyságának megítélése Autoimmunbetegségek (pl.RA, vasculitis) gyulladásos folyamatainak, aktivitásának megítélése Műtéteket követően a sebgyógyulás nyomonkövetésére, az esetleges sebfertőzés diagnosztizálására Szervátültetéseknél a kilökődés diagnosztizálására A fertőzések diagnosztizálása olyan betegeknél, akiknél az állapotuk nehezen megítélhető (eszméletlen beteg, koraszülött, idős beteg)

Krónikus gyulladás Tartósan jelenlevő kórokozó (a mikroorganizmus sejtfalának egyes alkotói megakadályozzák a kórokozó bekebelezését) Tartósan jelenlevő antigén – autoimmun foly.ban folyamatos B sejt aktiváció Aktivált makrofágok olyan citokineket termelnek, melyek közvetetten TGF-b felszabaduláshoz vezetnek. A TGF-b aktiválja a fibroblasztokat, melyek I. típusú kollagént termelnek, szervekben lerakódva fibrózist (funkciókárosodást) okoz. Apoptózis folyamatának zavara

Akut gyulladás Krónikus gyulladás Szepszis: grammnegatív baktériumok váltják ki, kontrollálatlan, az egész testre kiterjedő életveszélyes gyulladás véralvadási rendszer felbomlása- szeptikus shock toxikus shock szindróma grammpozitív baktériumok váltják ki Krónikus gyulladás Daganatos megbetegedések: Májrák: Hepatis C/B Tüdőrák: cigarettafüst által kiváltott krónikus gyulladás Petefészekrák: Papilloma vírusok, Clamydia

A gyulladás folyamata II. Sejtes válaszok Neutrofil toborzás migráció, kemotaxis Opszonizáció és fagocitózis oxidatív burst, bakteriális killing és szöveti károsítás

Gyulladásos sejtek Neutrofil granulociták Monocitákés a belőlük differenciálódó makrofágok Eo Ly Plazma sejtek Endoteliális sejtek Fibroblasztok

Kevert gyulladásos infiltrátum (makrofágok, eozinofilok, plazmasejtek)

Fagocitózis I. A fagocitózis fázisai: A fagocita sejtek valamilyen partikulumot vesznek fel és emésztenek meg (mikroorganizmusok, oldhatatlan részecskék, károsodott v. elhalt sejtek, aktivált alvadási faktorok). A fagocitózis fázisai: 1. Kemotaxis: a sejtek mozgása a kemotaktikus faktorok gradiensének irányába (direkt hatás: C5a, C3a, bakteriális termékek: muramilpeptidek, FMLP; indirekt: kül. faktorok, citokinek, leukotriének) 2. Adherencia - a felvételre kerülő anyagok megkötése egyszerű felismerő mechanizmusok által vagy opszonizáció segítségével. Opszoninok: megnövelik a fagociták képességét, hogy bekebelezzék a kórokozót Védenek a kapszulák és egyéb mikrobiális mech.ok ellen, melyek gátolnák a fagocitózist Antitestek: IgG (IgG3 és IgG1 jó opszonin, vvt-n 15-30ezer IgG az optimális) Komplement faktor C3 (C3b és C3bi) kovalensen kötődik a baktériumhoz és a fagociták (Mo, PMN, Mf) receptorukkal felismerik A legtöbb organizmus nem fagocitálódik opszoninok nélkül

A fagocitózisban résztvevő receptorok 1. Szénhidrátreceptorok: mannóz és glükán receptorok. A fagocitózis spec. antitestek vagy komplementaktiválódás nélkül is végbemegy Mo: b-glükán R, Mf: b-mannánR 2. Fcg receptorok Ig-nal fedett, szenzitizált partikulák 3. Komplement receptorok 4. Scavanger receptorok az oxidált lipidek és glikozilált végtermékek felvételét segíti elő

IgG receptorok Fc domain a PMN v. Mo felszínén 3 osztály FcRI (CD64) -Fab régió reagál a mikroorganizmussal Fc domain a PMN v. Mo felszínén 3 osztály FcRI (CD64) FcRII (CD32) FcRIII (CD16)

Komplement receptorok CR1 (CD35) - C3b, C4b CR2 - C3d CR3 (CD11b/CD18) C3bi és ezt tartalmazó immunkomplexek fibrogen, fibrin, laminin ICAM-1 opsonin hiányában is köti a S.aureus, group B Strep, E.coli (via mannose specific ligand), Bordetella pertussis, Histoplasma capsulatum, Leishmania, Zymosan (gomba sejtfal)

Fagocitózis II. 3. Membránaktiváció, pszeudopódium képződés A partikulumok kapcsolódását az aktin-miozin fehérjék aktivációja és a mikrofilamentáris hálózat átalakulása követi. A szomszédos receptorok szekvenciálisan a mikróba felületéhez tapadnak, a fagocitasejt membránja begyűrődik, cippzárhoz hasonlóan kiterjed és körbeveszi a részecskét. 4. Fagoszóma képződés A pszeudopódium fúzionál a membránnal és a képződött hólyagocskában a partikulum bekerül a fagocitasejt citoplazmájába (fagoszóma). 5. Fagolizoszóma képződés A fagoszóma beljebb mozog a sejtben, egyesül a citoplazmatikus granulumokkal (lizoszóma) létrehozva a fagolizoszómát. Ezek tartalmazzák a hidrogénperoxidot, aktív oxigén gyököket, peroxidázt, lizozimot és hidrolitikus enzimeket, mely utóbbiak fehérje-, zsír-, nukleinsav- és szénhidrátbontó képességgel rendelkeznek. 6. A felvett anyag lebontása és degradációs termékek kibocsájtása

Killing Két fő mechanizmus: 1. Oxidatív (NADPH oxidáz: O2 O2- ) e- O2- + 2H+ H2O2 (SOD) Cl- + H2O2 OCl- + H2O (MPO) NO: L-arginin átalakulásakor 2. Nem oxidatív Enzimek, citoplazmatikus granulumok pH változás

                                                                                                                                            Slide 26 of 59

Neutrofil granulocita Phospolipase A2 activity Leukotrienes Lipid Peroxidation OH. H2O2 O2- H2O + O2 + Phagosome H+ Stimulant H2O2 O2 SOD Catalase (PMA) PKC O2- O2- SOD GSSG H2O2 NADPH GP Oxidase GR GSH H2O NADPH + H+ NADP+ HMP

A fagocitarendszer kóros állapotai Elsődleges és másodlagos hiányok Migrációcsökkenés: kemotaktikus faktorok receptorainak hiánya (C5a, C3aR) genetikai úton, vagy szerzett pl. tartós kortikoszteroid terápia következményeként, diabetes, AIDS. Felvételért felelős receptorok (Fc, CR) csökkent működése SLE, monocitás leukémia Intracelluláris killing defektusa Krónikus granulómás betegség (CGD), tumorok, Wiskott-Aldrich szindróma Degranuláció folyamatának defektusa Chediak-Higashi szindróma

Fagocita aktivitás mérés Szabadgyökképzés méréssel Kemilumineszcencia, NBT redukció, O2- mérés citokróm C redukcióval (H2O2 mérés fenolvörös redukcióval, O2 konszumpció mérés) Fagocitózis fénymikroszkópos meghatározása Fagocita index: 100 sejt által megkötött illetve felvett partikulák száma osztva 100-zal (sejtszámmal) Áramlási citometriával Intracelluláris killing mérése Direkt úton: a baktérium v. gomba hány %-át pusztítja el adott idő alatt a fagocita sejt. (A fagocita sejtek lízise után megmérjük, hogy a kórokozó milyen százalékban tenyészthető tovább). Acridin orange (élő organizmus zöld színnel, elölt vörös színnel fluoreszkál)