Metabolismus leukocyt a trombocyt mirka rovenskalfmotol cuni cz
Metabolismus leukocytů a trombocytů mirka. rovenska@lfmotol. cuni. cz
Diferenciace kmenových buněk kostní dřeně
A) Fagocytující buňky: buňky Neutrofily – nejhojnější l Eosinofily l Monocyty l Makrofágy – tkáňová forma monocytů l
Likvidace fagocytovaného mikroorganismu l 1) Aktivace NADPH-oxidasy l 2) Produkce NO NO-synthasou l 3) Fúze fagosomu s lysosomy fagocytující buňky, které obsahují baktericidní látky a hydrolytické enzymy (často s kyselým p. Hopt)
1) NADPH-oxidasa l Multiproteinový komplex neutrofilů, eosinofilů, monocytů, makrofágů l NADPH + 2 O 2 → NADP+ + H+ + 2 O 2 • - superoxidový anion 2 O 2 • - + 2 H+ → O 2 + H 2 O 2 l H 2 O 2 může poškozovat patogen přímo nebo konverzí na OH • : H 2 O 2 + M+ → OH • + OH- + M 2+ (M; kov)
l Aktivace NADPH-oxidasy: k membránovému cytochromu b 558 se připojí několik dalších cytosolických proteinů; elektrony z cytosolického NADPH jsou přes FAD a cytochrom přeneseny na kyslík: cytochrom b 558 aktivní NADPH-oxidasa
plazmatická membrána fúze s lysosomy fagosom
Myeloperoxidasa l Obsažena v granulích neutrofilů a monocytů, ne však makrofágů! l Část H 2 O 2, vznikajícího z O 2 • - tvořeného NADPH-oxidasou, je substrátem pro myeloperoxidasu, která jej využívá pro oxidaci Cl- na HCl. O l HCl. O je velice reaktivní a může oxidovat biomolekuly; může také poskytovat jedovatý plynný chlor: HCl. O + H+ + Cl- → Cl 2 + H 2 O l Reakcí HCl. O s O 2 • - může vznikat i OH • : HCl. O + O 2 • - → O 2 + OH • + Cl-
Chronická granulomatóza l Způsobena deficiencí některé z podjednotek NADHP-oxidasy l Neschopnost generovat superoxid a další reaktivní formy l Komplikovaná (až nemožná) léčba některých infekcí – např. : Ø Burkholdaria cepacea způsobuje obtížně léčitelnou pneumonii Ø Aspergillus způsobuje pneumonii, někdy i septikémii; může končit smrtí l Léčba: antibiotika, antimykotika
2) Produkce NO l Hlavně indukovatelnou NO-synthasou(i. NOS) makrofágů – indukovaná cytokiny (INF-γ, TNF) či bakteriálním lipopolysacharidem: Arg l citrullin NO • může zabíjet bakterie přímo (např. inhibicí dýchacího řetězce) nebo nepřímo – reakcí s O 2 • - za vzniku ONOO- (peroxynitrit), který napadá Fe -S proteiny a –SH skupiny, nitruje proteiny, inaktivuje enzymy…
l NADPH-oxidasa: účinná zejména v ničení extracelulárních patogenů (Salmonella, Staphylococcus, Streptococcus pyogenes)…neutrofily X l NO je hlavním nástrojem pro zabíjení intracelulárních parazitů (Listeria, Brucella, Candida albicans)…makrofágy
3) Granula (lysosomy) neutrofilů l Obsahují baktericidní látky a hydrolasy, které po fúzi s fagosomem ničí pohlcené mikroorganismy: Ø myeloperoxidasa Ø lysozym – štěpí glykosidické vazby v peptidoglykanu buněčné stěny bakterií (zejména G+) Ø defensiny – kationické peptidy (Arg) o Mr 3, 5 -6 k. Da; elektrostaticky interagují s anionickými lipidy bakteriální membrány, vnoří se do ní a vytvoří v ní póry; mohou také inhibovat syntézu DNA a proteinů Ø hydrolasy, např. elastasa – serinová proteasa; zabíjí bakterie, štěpí virulentní faktory, ale může také poškozovat tkáně hostitele (štěpí i proteiny extracelulární matrix)
Eosinofily l Hlavní role – obrana proti mnohobuněčným parazitům l Tytéž mechanismy s drobnými odchylkami: Ø tvorba ROS Ø peroxidasa eosinofilů – analogie myeloperoxidasy, ale preferenčně využívá jako substrát Br- (místo Cl-) a generuje HBr. O (místo HCl. O) Ø bazický protein eosinofilů poškozuje membránu buněk parazitů
B) Basofily a mastocyty Aktivovány antigeny / alergeny interagujícími s Ig. E navázanými na receptory na povrchu basofilů, mastocytů l Uvolňují látky, které poškozují parazita a vyvolávají reakce k jeho vypuzení, mohou ale zodpovídat i za alergické projevy: Ø hydrolasy Ø histamin Ø heparin receptor l pro Ig. E l Aktivuje se i syntéza eikosanoidů; leukotrieny mají bronchokonstrikční účinek, působí chemotaktivně a aktivačně na leukocyty
Histamin l Vzniká dekarboxylací histidinu: l Histamin působí vazodilatačně a bronchokonstrikčně napomáhá vypuzení parazita (kašel, peristaltika střev, vazodilatace umožňuje i zvýšenou tvorbu hlenu na sliznici)
Imunopatologické reakce typu I – atopie l Tvoří se Ig. E proti alergenům (pyl, roztoči…) a váží se na receptory basofilů a mastocytů. Při dalším setkání s alergenem může dojít k interakci, uvolnění histaminu, heparinu a tvorbě eikosanoidů l Objevují se lokální projevy, které jsou obdobou snahy o vypuzení parazita (alergická rýma, astma, konjunktivitida) l Dostane-li se alergen při další expozici do krve, může způsobit i hromadnou degranulaci basofilů a mastocytů mediátory zvýší permeabilitu cév, ↓ TK otok plic, ischémie mozku, multiorgánové selhání… anafylaktický šok l Léčba: antihistaminika – blokují receptory pro histamin
C) Lymfocyty l Mají antigenně specifické receptory, tzv. T-receptory (TCR) resp. B-receptory (BCR) l BRC obsahují povrchový imunoglobulin, TCR komplex, který je strukturně podobný Ig; tato část rozpoznává antigen l B-lymfocyty po proliferaci a diferenciaci na tzv. plazmatické buňky sekretují velké množství protilátek (sekretovaných imunoglobulinů)
Sekretované imunoglobuliny VH VL C H 1 Fab l Dva těžké (H) řetězce, spojené disulfidickými můstky l Ke každému z nich je (S-S můstkem) připojen jeden lehký (L) řetězec l H-řetězec: 4 -5 domén, 50 -75 k. Da; L-řetězec: 2 domény, 25 k. Da l Domény na N-konci H i L jsou variabilní (VH resp. VL), ostatní domény jsou konstantní (CH resp. CL), tj. shodné u řetězců téhož typu l Variabilní domény H a L společně tvoří vazebné místo pro antigen CL C H 2 Fc C H 3
Typy imunoglobulinů 155 k. Da Existují 2 typy L: κ, λ l Existuje 5 typů H: , γ, δ, ε, μ; podle nich se rozlišují Ig na: l Ig. A (2 subtypy) Ø Ig. G (4 subtypy) Ø Ig. D Ø Ig. E Ø Ig. M může existovat i v pentamerní formě, Ig. A i jako dimer a trimer Ø l 900 k. Da
D) Trombocyty l l l Nemají jádro velká část jejich výbavy pochází z megakaryocytu Účastní se agregace destiček, mají vazokonstrikční účinky Účastní se také obrany proti infekcím, např. potlačují množení Plasmodium falciparum (původce malárie) Též produkují O 2 • - a H 2 O 2, které by mohly posilovat agregaci Obsahují thromboxan A-synthasu: katalyzuje přeměnu prostaglandinu H 2 na thromboxan A 2: TXA 2 – podporuje agregaci destiček a vazokonstrikci
l Trombocyty uvolňují dva velice důležité faktory, které ovlivňují nejen trombocyty samotné, ale i jiné typy buněk: Ø Ø Platelet-Activating Factor (PAF) Platelet-Derived Growth Factor (PDGF)
Platelet-Activating Factor fosfolipid l l l Hlavně juxta- a parakrinní působení (i auto- a endokrinní) přes GPCR Podporuje agregaci destiček Navozuje aktivaci a adhezi leukocytů, produkci cytokinů, působí chemotakticky, vasodilatačně a bronchokonstrikčně…podíl na zánětlivé reakci ALE: Je podezřelý i z účasti na alergiích, septickém i anafylaktickém šoku Zprostředkovává souhru mezi agregačními a zánětlivými procesy Produkován i endoteliálními b. , monocyty, neutrofily, eosinofily, basofily
Platelet-Derived Growth Factor Dimerní protein existující ve 3 isoformách l Receptory: tyrosinkinasy; na fibroblastech, gliových b. , buňkách hladkého svalstva, leukocytech… l Účinky: Ø proliferace Ø chemotaxe Ø diferenciace některých typů buněk (např. v CNS) Ø změna struktury cytoskeletu ( chemotaxe…) Ø účastní se tvorby kapilár, hojení ran Ø je důležitý pro prenatální i postnatální vývoj l Vystupuje ale i v patogenezi (některé nádory) l
Cytokiny l Proteiny sekretované leukocyty a jinými buňkami, které působí prostřednictvím receptorů na buňky imunitního systému (existují ale i membránové cytokiny) l Působí: Ø autokrinně – na buňku, která jej produkuje Ø parakrinně – na buňky v těsné blízkosti Ø endokrinně – na vzdálené tkáně (po transportu krví)
Některé druhy cytokinů l Interleukiny – např. IL-6: produkován makrofágy a neutrofily, stimuluje lymfocyty, sekreci Ig a syntézu proteinů akutní fáze l Chemokiny –působí chemotaktivně l Interferony – např. INF- : produkován lymfocyty, monocyty a makrogáfy, slouží k protivirové obraně (indukuje syntézu enzymů, které potlačují replikaci virů) l Transformující růstové faktory – např. TGF-β: produkován T-lymfocyty, makrofágy a trombocyty, má protizánětlivý účinek l Faktory nekrotizující nádory – TNF-β: může indukovat apoptózu
Průnik fagocytů do poškozených tkání = diapedéza / extravazace Nejprve slabá interakce selektin (endotel) – sacharid (leukocyt) zpomalení l Cytokiny na povrchu EB interagují s receptory leukocytů l Silná adheze leukocytů vlivem interakce integrinů s molekulami na povrchu EB → migrace leukocytů do tkáně řízená cytokiny (ze zánětlivých buněk či EB). l
Regulace l Na regulaci mnoha funkcí leukocytů se podílejí monomerní GTP-vázající proteiny, mj. Rac, Rho: Ø aktivace NADHP-oxidasy Ø chemotaxe Ø fagocytóza Ø fúze fagosomu s granuly l Rho a Rac mají schopnost modulovat (de)polymerizaci aktinu, která se účastní minimálně posledních tří pochodů l http: //uk. video. search. yahoo. com/video/play? ei=UTF-8&fr=yfp-t 702&p=chemotaxis&vid=0001539076618&dt=&l=77&turl=http%3 A%2 F%2 Fyts. video. search. yahoo. com%2 Fimage%2 F 2021 a 80 a 1&rurl=http%3 A%2 F%2 Fwww. youtube. com%2 Fv% 2 FZUUfd. P 87 Ssg%26 hl%3 Den%26 fs%3 D 1& tit=Neutrophil
- Slides: 28