IMMUNTOXIKOLÓGIA Dr. Biró Anna Országos Kémiai Biztonsági Intézet Budapest ELTE, TTK, 2009

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

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

Az expozíció hatására kialakuló immunológiai eltérések korai kimutatása PRIMER PREVENCIÓ

Elsődleges és másodlagos nyirokszervek Immunbiológia, Erdei et al

A vér alakos elemeinek eredete Immunbiológia, Erdei et al

Limfocitapopulációk effektor funkciói Immunbiológia, Erdei et al

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

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

Példák immuntoxikus anyagokra rágcsálóban és emberben Toxikus vegyi anyag Immunológiai eltérés Rágcsálóban Emberben 2,3,7,8-tetrakloro-dibenzo-dioxin (TCDD) + Poliklórozott bifenilek (PCB) Polibrómozott bifenilek (PBB) Hexaklórbenzol Diklór-difenil-triklórmetán (DDT) Benz(a)pirén nem ismert 7,12-dimetilbenz(a)antracén Benzidin Benzol, toluol, xilol Ólom Kadmium Higany NO2 és ózon Azbeszt Dimetil-nitrózamin Dietil sztilbesztrol

Immuntoxicitási tesztek laboratóriumi állatokon Tesztelt fajok Ø   Elsősorban rágcsálók Ø   Kutyák Ø    Nem emberszabású főemlősök Vizsgálati Rendszerek Ø   Szisztémás hatás Ø    Lokális hatás Kezelés Ø   Orális Ø   Dermális Ø   Szem   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” lép,tímusz,nyirokcsomó,csontvelő hisztopatológiai vizsgálata

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 )

Immuntoxicitási tesztek laboratóriumi állatokon 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 aktivitásának vizsgálata 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.

Az immunrendszert károsító anyagok Az immuntoxikus anyagok támadáspontja széleskörű: Ø  befolyásolhatják bármely immunsejt képződését, érését, osztódását, differenciálódását Ø  károsíthatják az immunsejtek működését Ø  károsíthatják az immunrendszer szabályozását   Az immunrendszer funkciójára hathatnak: Ø  gátlólag (immunszuppresszió) Ø  serkentőleg (hiperszenzitivitás) Az immunszuppresszió fertőzésekre és daganatos megbetegedésekre hajlamosíthat, a hiperszenzitivitás pedig gyulladáshoz, allergiához, asztmához és autoimmun betegségekhez vezethet.

Az immuntoxikus anyagok hatásai: Ø  lehetnek közvetlenül toxikusak sejtek pusztulása szövet degenerációja- atrófia, fibrózis funkciógátlás fokozott aktivitás (timusz, csontvelő) Ø  kiválthatnak antigén-specifikus választ túlérzékenységi reakciók gyulladásos folyamatok, szöveti roncsolás (bármely szerv érintett lehet: légzőszervek, bőr, emésztőrendszer, urogenitális szervek, ízületek, központi idegrendszer)

Azonnali típusú reakciók A túlérzékenységi reakciók Elnevezés Hatás Mechanizmus Megnyilvánulási 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 TH1 sejtekből felszabaduló citokinek aktiválják a makrofágokat és a citotoxikus T sejteket. Granulóma képződés, kontakt dermatitisz, graftkilökődés, tuberkulotikus léziók

Allergiát okozhatnak: Platina sói Gyapot por Zöld kávébab Papain Hasnyálmirigy kivonat Penész Antibiotikumok Formaldehid Organofoszfát növényvédők Hemolitikus anémiát okozhatnak: Penicillin Cefalosporin Kinin

Vegyületek, melyek autoimmun betegségeket okozhatnak érzékeny egyénekben Izoniazid (antibakteriális szer) SLE Chlorpromazine (antipsychotikus vegyület) Etoszuximid (antiepileptikum) Halothane (anesztetikum) Hepatitisz Vinilklorid Szkleroderma-szerű betegség Triklór-etilén SLE: Szisztémás lupus eritematusus

Fontosabb immuntoxikus anyagok I. Toxikus vegyi anyag Hatás 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 Immunszuppresszió, ellentmondó adatok

Fontosabb immuntoxikus anyagok II. Toxikus vegyi anyag Hatás 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-diizocianát Kontakt dermatítisz, asztma

Fontosabb immuntoxikus anyagok III. Toxikus vegyi anyag Hatás 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 Azbeszt Gyulladás, fibrózis Csökkent elsődleges ellenanyag válasz Szilícium Gátolja mind a humorális mind a sejtközvetített immunválaszt, fokozza a fertőzések iránti érzékenységet Opiátok Gátolják az ellenanyag termelést, a limfociták osztódását, az NK-sejtek ölőképességét és a fagocitózist

Toxikus anyagok előfordulása a munkahelyen/ környezetben Antibiotikum por Gyógyszeripar Citosztatikumok Citosztatikumokkal foglalkozó kórházi osztályok, gyógyszertárak Fémek Fémfinomítás, fémfeldolgozás Formaldehid Textilipar, laboratórium Oldószerek, pl. benzol Kőolajipar Peszticidek Mezőgazdaság Policiklusos aromás szénhidrogének (PAH), pl. benz(a)pirén, 3-metilkolantrén Fosszilis üzemanyagok égéstermékeivel szennyezett levegő

WHO által ajánlott immuntoxicitási tesztek 1.Vérkép (kvalitatív, kvantitatív) 2. Humorális immunválasz -elsődleges ellenanyag válasz fehérje antigén ellen, pl influenza oltás -szérum immunglobulin koncentráció 3. Limfocita szubpopulációk meghatá-rozása 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

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

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

Vizsgálati csoportok Csoport n Kontroll 98 Kőolajipari munkások 192 Kórházi személyzet 399 Fém-exponáltak 42 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+

táplálkozási szokások alkohol drog Befolyásoló tényezők   Genetikai tényezők Kor Nem Betegség,fertőzés Gyógyszerek Stressz Életmód: dohányzás táplálkozási szokások alkohol drog