Противоинфекционный противоопухолевый трансплантационный иммунитет проф Т А Бажукова

Противоинфекционный, противоопухолевый, трансплантационный иммунитет проф. Т. А. Бажукова зав. каф. микробиологии, вирусологии и иммунологии

Иммунный статус и его оценка • Иммунный статус – это структурное и функциональное состояние иммунной системы индивидуума, определяемое комплексом клинических и лабораторных иммунологических показателей. • На иммунный статус оказывают влияние следующие факторы: • климато-географические • социальные • экологические • «медицинские»

Иммунный статус и его оценка • • • Оценка имунного статуса базируется на определении: Общего клинического обследования Состояния факторов естественной резистентности (фагоцитоз, ИНФ, С, колонизационная резистентность) Гуморального иммунитета (В-лимфоциты, классы Ig) Клеточного иммунитета (Т-лимфоциты) Дополнительных тестов (бактерицидность сыворотки крови; титрование комплемента - С 3, С 4; С-реактивный белок; аутоантитела и т. п.

Тесты I-уровня 1. Определение количества Т- и В- лимфоцитов в периферической крови (абс. , %) 2. Кластерный анализ или ЕАС – розеткообразование 3. Определение сывороточных иммуноглобулинов М, А, G, E, D. 4. Определение фагоцитарной активности лейкоцитов 5. Кожные аллергические реакции 6. Рентгеноскопия и рентгенография лимфоидных органов, а также других внутренних органов (легких) в зависимости от клинических показаний

Тесты II-уровня 1. 2. Гистохимический анализ лимфоидных органов Анализ поверхностных маркеров мононуклеарных клеток при помощи моноклональных антител 3. Бласттрансформация В- и Т- лимфоцитов 4. Определение цитотоксичности 5. Определение активности ферментов, ассоциированных с иммунной недостаточностью 6. Определение синтеза и секреции цитокинов 7. Определение гормонов тимуса 8. Анализ респираторного взрыва фагоцитов 9. Определение компонентов комплемента 10. Анализ смешанных клеточных культур

Противобактериальный иммунитет • • Неспецифические факторы защиты Фагоцитоз Гуморальный иммунный ответ Клеточный иммунный ответ (внутриклеточные инфекции) • Антитоксический иммунный ответ (экзотоксины)

Роль клеточной стенки бактерий • • • Микробы имеют ЦПМ и КС. ГОБ имеют ЛПС. Лизосомные ферменты и лизоцим разрушают ПГЛ КС Катионные белки и С’ — ЛПС ГОБ КС микобактерий устойчива; ее разрушение возможно при участии ферментов самой бактериальной клетки. • Фимбрии и жгутики - мишени для АТ. • Капсула-устойчивость к фагоцитозу и к С-зависимому лизису. • Капсула и гликопептиды- неспецифический сигнал, усиливающий иммунный ответ.

Механизмы патогенности бактерий

Эффекты ЛПС

Неспецифические механизмы защиты

Функции антител в антимикробной защите

Противобактериальный иммунитет

Виды иммунитета при бактериальных инфекциях 1. Антибактериальный иммунитет (против структурно-функциональных компонентов бактериальной клетки) • Антитела (бактериолизины, преципитины и опсонины) • Фагоциты 1. Антитоксический иммунитет ( против белковых токсинов) • антитоксины

Особенности иммунитета при бактериальных инфекциях • • • Внутриклеточные паразиты устойчивы к действию комплемента, лизоцима и фогоцитов (незавершенный фагоцитоз): Микобактерии Бруцеллы Сальмонеллы Нейссерии и т. д. Хроническое течение болезни.

Скорость удаления бактерий из кровотока

Взаимодействие между бактериями и фагоцитами

Защита от повреждения комплементом 1. 2. 3. 4. 5. 6. Капсула Конфигурация наружной поверхности бактерии препятствует доступу к С 3 b (ГОБ) Поверхностные структуры отвлекают на себя лизирующий МАК ( (E. coli, Salmonella, Pseudomonas) Бактериальные ферменты разрушают МАК Устойчивость наружной мембраны бактерии к литическому комплексу С (S. pyogenes). «Белки-ловушки» , связывают С (H и I факторы N. meningitidis и E. coli K 1)

Защитные механизмы бактерий 1. Подавление хемотаксиса 2. Капсула или оболочка препятствуют связыванию бактерий фагоцитами. 3. Блокада запуска бактерицидных механизмов, M. tuberculosis ингибирует слияние лизосом с фагосомами, а также подкисляющий содержимое фагосом протонный «насос и в результате р. Н в них не снижается. 4. Каталаза разрушает образуемый фагоцитами пероксид водорода. 5. Клетки M. leprae окружены фенольным гликолипидом, который инактивирует свободные радикалы. 6. Микобактерии выделяют липоарабиноманнан, блокирующий активацию макрофагов на ИФγ. 7. Утрата функции презентации антигена инфицированными фагоцитами. 8. Бактерии выходят из фагосом и размножаются в цитоплазме фагоцита, который погибает (M. tuberculosis).

Эндотоксический шок

Особенности иммунитета при бактериальных инфекциях • Аллергизация по типу ГЗТ • Ат-зависимая цитотоксичность (активированные макрофаги и NKклетки) • γδТ лимфоцит.

Противовирусный иммунитет • Неспецифические факторы защиты (фагоциты, интерферон) • Клеточный иммунный ответ • Гуморальный иммунный ответ

Вирус-специфические рецепторы клеток хозяина

Противовирусное действие антител

АНТИВИРУСНЫЙ ИММУНИТЕТ

Противовирусный иммунитет

Особенности противовирусного иммунитета • Антитела (действие на внеклеточный вирус, препятствие адсорбции вируса на клеткумишень; связывают вирусные белки и НК – комплексы фагоцитируются) • Т-киллеры (цитотоксическая активность Т киллеров, распознавание и уничтожение пораженной вирусом клетки) • Естественные киллеры • Интерферон (связывается с рецептором на клетке и подавляет биосинтетические процессы ) • Сывороточные ингибиторы вирусных частиц (нейтрализация вируса и препятствие адсорбции на клетки-мишени)

Ослабление иммунитета при вирусных инфекциях

Ослабление иммунитета при вирусных инфекциях • gp 120 ВИЧ, связывается с молекулой CD 4 активируя поглощение им вирусной частицы. • ВИЧ может проникать в макрофаги (CD 4) Этому способствуют противовирусные антитела, связывающиеся с фагоцитарными клетками через рецепторы для Fc. • Вирус встраивается в геном клеток хозяина и остается латентным до тех пор, пока цитокины не активируют транскрипцию вирусных генов. • Новообразованные вирусные частицы после сборки выходят из Тклеток путем отпочковывания от ЦПМ, либо проникают во внутриклеточные вакуоли макрофагов.

Особенности иммунитета при протозойных инвазиях • Антитела • Т киллеры • Ат- зависимая клеточноопосредованная цитотоксичность с участием макрофагов • Внутриклеточное паразитирование – NK-клетки и γδТ лимфоциты • Аллергизация (ГЗТ) • Высокая Аг-изменчивость, избегают иммунной защиты

Особенности иммунитета при гельминтозах • Ведущая роль – эозинофилы (Ат-зависимая клеточноопосредованная цитотоксичность) распознают отмеченных специфическими Ig. E или Ig. A) дегрануляция Э и выделение токсических субстанций. • Аг гельминта связываются с тучными клетками и вызывают их дегрануляцию, БАВ усиливают перистальтику и удаляют паразита • Аллергизация ГЗТ

Этапы изгнания нематод из кишечника

Типы иммунного ответа при протозойных инвазиях

Механизмы действия антител

Иммунный ответ против шистосомул

Механизмы устойчивости простейших

Механизмы устойчивости простейших Лизосомные протеиназы лейшманий Антигенная изменчивость трипаносом

Способы защиты паразитов от иммунного ответа хозяина

Современная структура Th Th 3 –регуляторные клетки Th 17 – секретируют только провоспалительные цитокины

Классификация опухолевых антигенов

Антигены опухолей • • Вирусы: Папилломы Полиомы Вакуолизирующие вирусы Вирусы группы герпеса Вирусы гепатитов В, С, и др. Аденовирусы Поксвирусы

Роль ВЭБ в развитии опухолей

Специфичность противоопухолевого иммунитета

Специфичность Тц-клеток к опухолевому актигенному пептиду • Тц-клетки мышей, иммунизированных опухолевыми клетками tum -- клона, in vitro уничтожают опухолевые клетки, покрытые пептидом — продуктом tum- -гена, но не клетки, покрытые гомологичным пептидом из родительской опухоли. • Два этих пептида различаются одним аминокислотным остатком.

Экспрессия САLLА в нормальных клетках и лимфомах 1. Антиген CALLA обычно экспрессируется только на Вклетках-предшественниках (лимфобластах); по численности их менее 1% среди нормальных клеток костного мозга. 2. Экспрессия CALLA значительно возрастает при наиболее распространенной форме детского лейкоза.

Опухоли человека * CD 4+ CD 8+ • Иммунологическая реакция при раке молочной железы. Срез опухоли, окруженной плотным инфильтратом из мононуклеарных клеток. Воспалительный процесс указывает, что опухолевые клетки распознаются клетками иммунной системы, замедляют рост опухоли или уничтожают опухолевые клетки. • Т-клетки СD 4+ и СD 8+ в раковой опухоли молочной железы выявлены с помощью иммунологического метода окрашивания на щелочную фосфатазу (розовый цвет) с использованием моноклональных антител. Видны окружающие опухоль клетки CD 4 (вверху) и в меньшем количестве CD 8 (внизу), а так же редкие лимфоциты внутри опухоли.

Смешанная культура лимфоцитов и опухолевых клеток (СКЛОК) • Лимфоциты, выделенные из крови, из дренирующих область опухоли лимфоузлов или непосредственно из опухолевой ткани, культивировали совместно с аутологичными опухолевыми клетками, инактивированными рентгеновским облучением или обработкой митомицином С. • После этого определяли способность лимфоцитов к пролиферации (по включению 3 H-тимидина). • Разработан тест для определения способности лимфоцитов лизировать клетки-мишени, основанный на высвобождении изотопа.

Презентация опухолевого антигена клеткам иммунной системы 1. Непосредственная презентация антигена в отсутствие ко-стимулирующих молекул, приводящая к анергии. 2. Непосредственная презентация антигена на клетках опухоли, которые экспрессируют ко-стимулирующие молекулы, приводит к активации Тц-клеток. 3. Непосредственная презентация на опухолевых клетках и опосредованная презентация специализированными АПК, приводящая к активации и Тц-, и Тхклеток.

Противоопухолевый иммунитет

Распознавание и иммунный цитолиз опухолевых клеток

Распознавание и иммунный цитолиз опухолевых клеток • Механизмы индукции и реализации иммунного ответа на опухолевые АГ аналогичны механизмам реакции на АГ гистосовместимости при отторжении трансплантата. • Этапы 1 - 4 соответствуют индукции ответа CD 8+ CTL и СD 4+ Th 1 -клеток, этапы 5 -6 - эффекторной реакции, сводящейся к индукции апоптоза и гибели опухолевых клеток.

Механизмы избегания опухолями иммунного ответа

Иммунный цитолиз и механизмы его подавления • 1. Выраженный ответ на опухолевый АГ, предотвращающий развитие опухоли: • СD 8+ Т-клетка различает и убивает опухолевую клетку, сильно экспрессирующую комплексы МНС-I-пептид (предшествует презентация опухолевого атнигена Тлимфоцитам дендритными клетками).

Иммунный цитолиз и механизмы его подавления • 2. СD 8+ Т-клетка игнорирует опухолевую клетку, слабо экспрессирующую комплексы МНС-Iпептид.

Иммунный цитолиз и механизмы его подавления • 3. Экспрессия комплексов МНС-Iпептид ослабляется под влиянием антител к опухолевому АГ. • В результате интернализации комплекса опухолевый АГ (красные кружки) – антитело, СD 8+ Тклетки не распознают опухолевую клетку.

Иммунный цитолиз и механизмы его подавления • 4. Ответ СD 8+ Т-клетки против опухолевой клетки подавляется растворимым опухолевым АГ (красные кружки; эффект АГ помечен знаком блокады) и супрессорными цитокинами (ТGFβ и др. ): • их взаимодействие с рецептором на поверхности Т-клетки порождает ингибирующий сигнал.

Особенности противоопухолевого иммунитета • Низкая иммуногенность опухолевых клеток • Отсутствие воспалительной реакции в месте онкогенеза • Иммуносупрессивная активность ряда «негативных» цитокинов (βТФР) • Экранирование раковых клеток от антител

Особенности противоопухолевого иммунитета • Основную роль играют активированные макрофаги • Естественные киллеры • Образование антител анти-Fab, анти-Fc

• Иммунодиагностика опухолей • • Радиография и иммуносцинтиграфическое сканирование больного с карциномой толстой кишки и метастазами в легких и печени. Моноклональные антитела YPC 2/I 2. 1 к опухоли толстой кишки человека взаимодействуют с раково-эмбриональным антигеном (РЭА). Сцинтиграммы были получены через 48 ч. Изображение получено с исключением фонового окрашивания, обусловленного неспецифическим окрашиванием антител крови. Выявление микрометастазов с помощью моноклональных антител. Микрофотография отпечатка клеток из лимфатического узла. Отпечаток окрашен на щелочную фосфатазу иммунологическим методом с использованием антител к цитокератину. Клетки карциномы экспрессируют цитокератины, и в отпечатке ясно видна крупная, окрашенная в розовый цвет опухолевая клетка.

Направления и средства иммунотерапии

Специфическая активная иммунотерапия • 1 и 2. Противоопухолевая вакцинация • З. Встраивание генов важных костимулирующих молекул (В 7 или цитокинов) в опухолевые клетки путем трансфекции. Продукция такими клетками костимулирующих молекул обеспечивает активацию примированных Т-лимфоцитов, которые атакуют родительские опухолевые клетки.

Неспецифическая активная иммунотерапия: модуляторы биологических реакций (МБР)

Моноклональные АТ • • • CEA (Carcino-embrional antigen) - ракоэмбриональный АГ; MUC-1 - муцин 1, СА-125, Lех - АГ группы крови Lех ; ЕGF-R — рецептор эпидермального фактора роста, тип 1; НЕR 2/Neu — продукт онкогена neu; IL-2 R — рецептор ИЛ- 2; • FАРα (Fetal α-protein) — альфафетопротеин.

Использование моноклональных антител • 1. Получение методом генетической инженерии химерных антител, содержащих Fс-фрагмент антител человека, связанный с F(а. Ь)2 антител мыши, позволяет снизить вероятность иммунного ответа на м. Ат со стороны организма-хозяина. Fс-фрагмент антител человека обеспечивает мобилизацию эффекторных механизмов хозяина. • Терапевтическое действие моноклональных антител (м. Ат) — связывание с ними различных молекул для «нацеливания» на опухолевые клетки. К таким молекулам от носятся, токсины (2), • цитотоксические лекарственные препараты, ферменты способные активировать пролекарства (З) • радиоактивно меченные изотопы (4).

Очистка инфильтрированного клетками опухоли костного мозга in vitro

Цитокинотерапия

Терапия опухолей с применением цитокинов

Иммунотоксины • Растительные токсины обычно имеют две полипептидные цепи, одна из которых ответственна за доставку, другая - за токсичность молекулы. • Для получения иммунотоксина изолированную токсическую цепь ковалентно подсоединяют к моноклональному антителу, направленному против опухолевого АГ.

Доставка токсина в клетку • Связывание иммунотокисна с мембранным АГ • Интернализация комплекса в составе эндосомы. • Токсическая субъединица иммунотоксина поступает в цитозоль, • Реализация токсического действия - гибель клетки.

Специфический цитолиз • Иммунотоксин вызывает специфический цитолиз опухолевой клетки, несущей АГ, против которого направлены моноклональные антитела.

Клиническая трансплантация

Генетические барьеры, препятствующие приживлению трансплантата • Судьба трансплантата — приживление или отторжение — определяется генетическими различиями между донором и реципиентом. • Ауто- и изотрансплантаты обычно приживляются, тогда как алло- и ксенотрансплантаты отторгаются.

Наследование гаплотипов МНС • МНС человека (HLA) расположен в коротком плече хромосомы 6. • Комплекс генов НLА класса 1 (HLA-А, HLA-В и HLA-C и класса II (HLA-D), локализованных в одной хромосоме (гаплотип), наследуется целиком, и любой индивид имеет два HLA-гаплотипа, каждый из которых унаследован от одного из родителей.

Кодоминантная экспрессия антигенов МНС • На поверхности клеток экспрессированы все унаследованные от обоих родителей антигены МНС. Каждый гаплотип представлен HLA класса 1 (А, В и С) и α- и β-цепями HLA -антигенов класса II (DR, DQ и DP). • Две α-цепи и две β-цепи, кодируемые соответствующими генами гомологичных хромосом, могут ассоциировать, образуя 4 разных молекулы (на рисунке изображены только DR-гены и их продукты, однако это относится также к DQ - и DP-генам). • В-клетка имеет на поверхности 23 x 105 молекул класса I и такое же число молекул класса II.

Иммунные механизмы при трансплантации

Индукция толерантности 1. 1 2. 2 пре-Т-клетки в тимусе подвергаются (+) и (-) селекции. + селекция происходит при взаимодействии тимоцитов с молекулами МНС на эпителиальных клетках корковой зоны. Пре-Т клетки избегают запрограммированной клеточной гибели. Отрицательная селекция (делеция аутореактивных клонов) осуществляется при контакте тимоцитов с ДК в области кортикомедуллярного соединения. В периферических лимфоидных органах чужеродный антиген способен вызвать клональную анергию (индуцировать толерантность ареактивность) или стимулировать активную супрессию.

Иммунологические компоненты отторжения • Активированные АПК Тhвыделяют цитокины, ИЛ-2 и ИФγ необходимы для активации Тц-клеток, ИЛ-2, ИЛ-4 и ИЛ-5 - В-клеток, • ФНО (лимфотоксин) в сочетании с ИФγ действует как фактор активации макрофагов (ФАМ). • Эти клетки вызывают специфические клеточно- и антителоопосредованные реакции или неспецифические воспалительные процессы, которые вызывают отторжение трансплантата.

Трансплантационный иммунитет

Трансплантационный иммунитет • Антигены гистосовместимости HLA – антигены I класса (А, В. С) • Реакция отторжения трансплантата (Тцитотоксические киллеры и антитела) • Ат-зависимая клеточно-опосредованная цитотоксичность • Ат –опосредованный цитолиз трансплантата (гемагглютинины, гемолизины, лейкотоксины, цитотоксины)

Фазы РОТ (реакция отторжения трансплантата) • • Сверхострое • • • Острое Лимфоидная инфильтрация Деструкция клеток трансплантата, иммунное воспаление, тромбоз кровеносных сосудов, нарушение питания трансплантата и его гибель. Острое отторжение Отсроченное отторжение Сверхострое отторжение или криз отторжения.

Иммунологические механизмы хронического отторжения трансплантата

Предотвращение отторжения трансплантата

Предотвращение отторжения трансплантата • Cтероиды, циклоспорин и азатиоприн - подавляют реакцию отторжения разными путями. • Стероиды обладают противовоспалительными свойствами - угнетают функции макрофагов и АПК, снижая также экспрессию антигенов МНС. • Циклоспорин блокирует продукцию цитокинов; • азатиоприн подавляет пролиферацию активированных клеток.

Методы избирательной иммуносупрессии