IMMUNTOXIKOLÓGIA Dr. Biró Anna OKK-Országos Kémiai Biztonsági Igazgatóság Budapest ELTE, TTK, 2015. október 6.

Az előadások a következő témára: "IMMUNTOXIKOLÓGIA Dr. Biró Anna OKK-Országos Kémiai Biztonsági Igazgatóság Budapest ELTE, TTK, 2015. október 6."— Előadás másolata:

1 IMMUNTOXIKOLÓGIA Dr. Biró Anna OKK-Országos Kémiai Biztonsági Igazgatóság Budapest ELTE, TTK, 2015. október 6.

2 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

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

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

5 Az expozíció hatására kialakuló immunológiai eltérések korai kimutatása PRIMER PREVENCIÓ

6 Elsődleges és másodlagos nyirokszervek Immunbiológia, Erdei et al

7 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

8 A vér alakos elemeinek eredete Immunbiológia, Erdei et al

9 Az adaptív immunválasz fázisai Immunbiológia, Erdei et al

10 Limfocitapopulációk effektor funkciói Immunbiológia, Erdei et al

11 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

12 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

13 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

14 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

15 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

16 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

17 Hexaklórbenzol hatása az immunológiai paraméterekre (1. lépcső )

18 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

19 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

20 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)

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

22 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

23 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

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

25 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

26 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

27 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

28

29 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

30 Autoimmun betegségek nemi eloszlása

31 Ösztrogének és Autoimmunitás

32 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.

33 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.

34 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.

35 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

36 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

37 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

38 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

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

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

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

42 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

43 Köszönöm a figyelmet!