Imunokompetentní buňky

Imunokompetentní buňky zprostředkovávají imunitní odpověď. Rozlišujeme dvě skupiny:

• buňky nespecifické imunity – granulocyty a makrofágy;
• buňky specifické imunity – T- a B-lymfocyty.

Vznikají z pluripotentní kmenové buňky kostní dřeně. Po aktivaci mají schopnost produkovat tzv. cytokiny, které zajišťují mezibuněčnou signalizaci a tím kooperaci imunokompetentních buněk. Na povrchu imunokompetentních buněk je vytvářeno množství různých molekul se signálními a receptorovými vlastnostmi. Některé jsou společné několika buněčným populacím, jiné jsou typické pouze pro jednu linii buněk. Mohou být, jako tzv. markery, využity k rozlišení buněčných populací.

Buňky nespecifické imunity

Patří sem neutrofilní granulocyty, eosinofilní granulocyty, bazofilní granulocyty a makrofágy (v krvi označované jako monocyty). Jejich hlavní funkce je zahájení nespecifické imunitní odpovědi. Na ničení antigenů se podílí nejvíce fagocytózou a aktivací specifické imunitní odpovědi. Mohou snadno migrovat z krve do tkání na podkladě chemotaxe, kde se účastní obranné reakce (např. zánětlivého procesu).

Komplement

 Podrobnější informace naleznete na stránce Komplement.

• Komplement je nebuněčná složka imunity, ale má velký význam.
• Je to skupina proteinů krevního séra, které se váží na komplex antigen-protilátka.
• Posiluje destrukci celulárních antigenů fagocyty (opsonizace) nebo může mít sám destrukční vlivy (např. narušení membrán).

Monocyty a makrofágy

 Podrobnější informace naleznete na stránce Makrofágy.

• Monocyty jsou velké buňky, neobsahují výrazně se barvící granula a jejich jádro není segmentované. V případě potřeby se mohou dělit.
• Monocyt je buňka kolující v krvi, makrofág je tatáž buňka, ale v tkáni.
• Makrofágy se uplatňují ve stimulační, jako APCs (antigen prezentující buňky), i v konečné fázi imunitní reakce, kde odstraňují následky napadení (poškozené tkáně, buňky, metabolity, komplexy antigen-protilátka, atd.).
• Obsahují velké množství cytoplazmatických lyzosomů, které hrají významnou roli jak při intracelulární likvidaci mikrobů, toxinů a odpadů, tak i při přípravě antigenu pro buňky specifické imunity.
• Na plazmatické membráně mají výbavu receptorů, která jim umožňuje kontakt s mikroorganismem a spolupráci s lymfocyty. K nejdůležitějším patří:
  • receptory pro vazbu na povrchové sacharidy mikroorganismů;
  • receptory Fc – které vychytávají protilátky, které se pojily s antigenem (komplex antigen-protilátka);
  • receptory C1 a C3 – reakce na složky komplementu;
  • receptory pro cytokiny – komunikace buněk imunitního systému;
  • antigeny II.třídy HLA (MHC) – kooperace s T-lymfocyty, umožňují předkládat antigen.

APCs

• Antigen presentig cells (APCs – Antigen prezentující buňky) jsou všechny buňky, které jsou schopné zpracovat antigen a předložit jeho epitopy (antigenní determinanty) T-lymfocytům.
• K tomu jsou nezbytně nutné molekuly HLA II. třídy.
• Mezi APCs se řadí makrofágy, dendritické buňky, někdy i buňky endotelu.

Neutofily

Neutrofil

Neutrofilní granulocyt v May-Grünwald-Giemsa-Romanowskiho barvení

Neutrofilní granulocyty neboli neutrofily, polymorfonukleární leukocyty či mikrofágy jsou bílé krvinky, které se společně s eozinofily a bazofily řadí mezi granulocyty.

Význam v protiinfekční obraně spočívá v obraně proti extracelulárním bakteriím. Neutrofily jsou schopny vykonávat efektorové funkce ihned, bez signálů od jiných buněk.

Tvoří 60–70 % leukocytů periferní krve. 6–12 hodin se vyskytují v krevním oběhu a 4–5 dní ve tkáni. Pouze 7 % z celkového počtu se nachází v periferní krvi, 93 % nalezneme v kostní dřeni (mění se vlivem zánětlivých cytokinů a bakteriálních produktů). Hlavní chemotaktickou látkou je chemokin IL-8.

Funkce

Hlavní funkcí neutrofilů je fagocytóza. Jejich azurofilní granula obsahují mnoho lytických enzymů. Při zabíjení mikrobů mohou, za dostatečného přísunu energie, vyvolat tzv. oxidační vzplanutí. Zároveň secernují látky, které vedou k rozvoji zánětlivé odpovědi.

Neutrofily se nemohou dělit ani doplňovat svou granulární výbavu. Aktivované neutrofily po provedení svých funkcí umírají a stávají se součástí zánětlivého ložiska. Odumřelé neutrofily vytvářejí hnis.

Kromě fagocytózy neutrofily také tvoří extracelulární sítě – NETy (Neutrophil Extracellular Traps). Neutrofilní granulocyty odumírají jiným způsobem než nekrózou a apoptózou – tento proces se nazývá NETóza (nazývaná též jako suicidální NETóza). Působením cízorodých patogenů anebo také krystalů cholesterolu a urátů jsou indukovany změny uvnitř neutrofilu: ztráta uspořádání heterochromatinu, narušení segmentace jádra, dezintegrace jaderného obalu, rozpad mitochondrií. Karyoplasma a cytoplasma se mísí, buněčná membrána práská a do ECT se uvolňují součástí budoucí sítě. Po rozprostření uvolněné z buňky směsi vznikne NET, která představuje tenká vlákna pocházející z jaderného chromatinu s granulárními a cytoplasmatickými enzymy neutrofilu. Tato komplexní sít' slouží zejména k zachycení a imobilizaci mikroorganismů, asocijuje s antimikrobiálními peptidy a napomáhá eliminaci bakterií. NETy se podílejí jak na fyziologickém, tak i na patologickém zánětu a mohou způsobit alteraci pokud bude narušena regulace jejich tvorby. Patologické důsledky NETózy jsou například zánětlivé změny při rozvoji aterosklerózy, rozvoj plicních onemocnění (např. CHOPN) a autoimunních poruch (zejména lupus erythematodes).

Neutrofily nepatří mezi APCs!

Vývojová řada

Myelodidní progenitorová buňka kostní dřeně → myeloidní prekurzor → neutrofilní myelocyt a metamyelocyt → neutrofil (tyčka).

Progenitorová buňka, nejen neutrofilů, má adhezivní molekulu CD34. V malém počtu se nachází ve dřeni po celý život.

Jejich jádro je tvořeno 2–5 laloky, počet laloků se zvyšuje se stářím buňky (nejmladší formy neutrofilů nemají jádro segmentováno, a proto se označují jako tyče). V cytoplazmě neutrofilů jsou drobná, světle růžová granula. Jejich hlavní role spočívá ve fagocytóze.

• Neutrofily nemají schopnost se dále dělit.

Eozinofily

• Buňky, jejichž granula se výrazně barví eozinem (červeně) a jádro má bilobulární tvar (brýle).
• Eozinofily se nemohou dále dělit.
• Jejich hlavní funkce je obrana proti parazitům. V případě aktivace se eozinofily degranulují a látky, obsažené v granulech, mohou působit dvěmi cestami:
  1. přímé zničení parazita;
  2. obalení patrazita – pokud selžou ničivé účinky, stimulují látky okolní fibroblasty k proliferaci, a tak zabalí parazita do vazivového pouzdra.
• Eozinofily se pravděpodobně účastní alergických reakcí.

Bazofily

• Granula bazofilů se barví bazickými barvivy (hematoxylin). Obsahují především histamin a heparin. Reagují na aktivitu eozinofilů.
• Bazofily se taktéž podílejí na alergických reakcích.

Mastocyty

• Žírné buňky (mastocyty) jsou pravděpodobně bazofilní buňky, které vycestovaly do tkání.

Buňky specifické imunity

Jená se pouze o lymfocyty. Poslední dobou se vedou polemiky, zda by B-lymfocyty neměly být zařazeny do nespecifické imunity, protože jejich receptory se v průběhu života buňky mohou měnit.

Lymfocyty

• Tvoří heterogenní skupinu buněk (liší se velikostí a morfologií) a ze všech krevních leukocytů tvoří asi 20–45 %.
• Jsou to nevelké (8–14 μm), kulaté buňky s velkým jádrem a tenkou vrstvou cytoplasmy; jejich morfologie se může se zráním lymfocytu výrazně měnit. *Morfologicky rozlišujeme několik typů lymfocytů podle jejich velikosti (malé, střední, vleké).
• Podle složení biomembrány a podle funkce rozlišujeme dva druhy lymfocytů:
  1. T-ymfocyty – málo receptorů, vývoj v thymu, zahajují specifickou imunitní odpověď a účastní se bunečné imunity;
  2. B-lymfocyty – mnoho receptorů, výboj v kostní dřeni, maturace v plazmatické buňky (látková imunita).

T-lymfocyty

T-lymfocyty (T-ly) jsou buňky bílé krevní řady, které jsou součástí imunitního systému. T-lymfocyty se vyvíjejí z prekurzorů v thymu. Ty do brzlíku vcestovaly z krvetvorných tkání (především z kostní dřeně) během prenatálního vývoje.

Cytokinové interakce mezi buňkami imunitního systému

V thymu probíhá selekce nezralých T-ly. Buňky retikulárního epitelu předkládají nezralým lymfocytům antigeny. Přežití T-ly záleží na jejich schopnosti rozeznávat HLA vlastního těla. Nereagující nebo příliš agresivní buňky jsou zničeny (asi 95 %). Ostatní vstupují do krve. Krví jsou dopraveny do sekundárních lymfatických orgánů, kde se setkávají se svými specifickými antigeny. Tím dochází k jejich aktivaci a následnému rozvoji zánětu.

Specificita T-ly je dána vývojem jejich TcR (T-celulárních receptorů). Ty ovšem samy k aktivaci (přenosu signálu) lymfocytu nestačí, nezbytný je membránový komplex TcR a CD-3.

 Podrobnější informace naleznete na stránce Genetika Ig, B a T receptorů.

Po ukončení imunitní reakce kolují lymfocyty mezi krví a sekundárními lymfatickými tkáněmi a v klidové formě čekají na další setkání s antigenem.

Podle funkce jednotlivých T-lymfocytů a podle CD znaků, které se vyskytují na jejich povrchu, rozlišujeme tyto základní skupiny T-lymfocytů:

Helperské (pomocné), T_H-lymfocyty

CD4⁺, produkují mnohé cytokiny. Reagují na antigeny předkládané na APCs v souvislosti s HLA II. třídy. Zahajují specifickou imunitní odpověď. Podle arsenálu cytokinů, které produkují, rozlišujeme:

• T1: podporují cytotoxickou a buněčnou část imunity (makrofágy, T_Cyt-Ly).
• T2: podporují protilátkovou odpověď (B-lymfocyty, tvorba protilátek).

Jsou cílem HIV.

Cytotoxické, T_Cyt-lymfocyty

CD8⁺, schopné donutit buňku k apoptóze, popřípadě ji přímo zničí za pomoci cytotoxických mechanismů. Reagují na HLA I. třídy. Kontrolují stav buněk v organismu (protinádorová imunita).

Supresorové T_Sup-lymfocyty

Nejednotná skupina T-lymfocytů, v průběhu zánětu se pravděpodobně vyvíjejí z helperských T-ly, proto jsou někdy označovány jako T_H3(r) subset. Nemají typický CD znak, některé jsou CD-4⁺ a CD-8⁺, jiné nesou jen jeden, nebo ani jeden z těchto znaků. Jejich hlavním úkolem je moderovat a tlumit průběh imunitní reakce. K tomu jim slouží interleukiny IL-10 a částečně i IL-4. Reparaci tkáně a stimulaci fibroblastů pak urychlují pomocí TGF-β (transformační růstový faktor).

Natural killers, NK

Hlavní část cytotoxické buněčné imunity. Jsou schopni ničit i bez předchozího setkání s antigenem (to se uplatňuje u novorozenců). Ač se jedná o lymfocyty, jsou řazeny do přirozené imunity. Nenesou CD-3 znak. Morfologicky se jedná o velké lymfocyty (12–14 μm).

 Podrobnější informace naleznete na stránce NK buňky.

B-lymfocyty

Plazmatická buňka

Lymfocyt v ELMI

B-lymfocyty představují základní buňky protilátkové imunity.

Vznikají v kostní dřeni, kde i dozrávají. Při jejich vývoji dochází pozitivní i negativní selekci (jako u T-ly). Jejich maturace probíhá po setkání s antigenem v sekundárních lymfatických orgánech. Konečným diferenciačním stadiem B-lymfocytů jsou plazmatické buňky produkující protilátky proti bílkovinným a glykoproteinovým antigenům a toxinům.

Vývojová řada

Pluripotentní kmenová buňka → lymfoidní progenitor → B-lymfocyty → plazmocyty (plazmatické buňky) produkující imunoglobuliny a paměťové buňky.

Receptorem B-lymfocytů je BcR (B-celulární receptor). Skládá se z vlastního povrchového imunoglobulinu (IgM, IgD) a asociovaných signalizačních molekul. Monomer IgM je zakotvený do membrány svým Fc-fragmentem, který je odlišný od normálního Fc (je delší, obsahuje komponentu, která ho drží v membráně). Další antigenní struktury jsou CD-19, CD-20 (typické pro zralé B-lymfocyty), CD-10 (pouze v určité fázi nezralých buněk, u některých leukemických linií). Některé B-lymfocyty se po setkání s antigenem a klonální proliferaci mění v paměťové B-ly. Ty jsou součástí imunitní paměti. Jsou zodpovědné za výrazné urychlení sekundární imunitní odpovědi při opakovaném setkání s antigenem (význam pro očkování).

Aktivace lymfocytů

• Vazba antigenu s receptorem na plazmatické membráně je signál, který je přenášen složitou cestou do nitra buňky a způsobí změny na úrovni DNA.
• Na povrchu stimulovaného lymfocytu se objevují nové molekuly (aktivační markery), receptory pro cytokiny (např. IL-2R, receptory pro IL-3 na B buňkách,…).
• Lymfocyty se dostávají z G0 do S fáze buněčného cyklu a přeměňují se v lymfoblasty.
• Dochází k jejich proliferaci a zrání v terminálně diferencované efektorové buňky.
• Část z nich se přemění na paměťové buňky, které osidlují oblasti lymfatických tkání a jsou připravené odpovídat na opakovaný vstup stejného antigenu. *Stimulem pro aktivaci lymfocytů může být:
  • vazba specifických antigenů – monoklonální, na antigen odpoví jen jeden klon (T-Ly);
  • vazba nespecifických antigenů – polyklonální, k vazbě nejsou potřebné specifické receptory (B-Ly).

Průběh imunitní reakce

• Antigen vstoupí do těla.
• Okamžitě je napaden protilátkami, které aktivují komplement.
• Opsonizovaný antigen je fagocytován APCs.

zpracovaný antigen je spolu s HLA II. třídy vystaven na povrch buňky.

• T-Ly_H reaguje s HLA II. třídy a začne produkovat interleukiny.
• Interleukiny aktivují ostatní skupiny T-Ly a B-Ly.
• B-Ly, které mají receptory pro daný antigen, se začnou dělit a maturovat v plazmatické buňky.
• Plazmatické buňky produkují protilátky a spolu s T-Ly zničí antigen.
• Po ukončení reakce se některé maturované T- i B-lymfocyty přemění na tzv. paměťové buňky, které čekají na další setkání s antigenem, který zaháji imunitní reakci.
• Specifická imunita je velmi důležitá, bez ní je imunitní reakce neefektivní, což se projevuje při jejím selhání (AIDS).

Odkazy

Související články

• Fagocytóza
• Makrofágy
• Nespecifická imunita
• Specifická imunita
• Genetika Ig, B a T receptorů
• HLA systém

Zdroj

ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 11. 2. 2010]. <http://www.stefajir.cz>.

Použitá literatura

HOŘEJŠÍ, Václav a Jiřina BARTŮŇKOVÁ. Základy imunologie. 3. vydání. Praha : Triton, 2008. 280 s. ISBN 80-7254-686-4.

WIKIPEDIE. B-lymfocyt [online]. ©2008. Poslední revize 2009, [cit. 2010-01-12]. <http://cs.wikipedia.org/wiki/B-lymfocyt>.