Imunológia, alergológia

Základnou vlastnosťou imunitného systému je jeho schopnosť rozlíšiť vlastné molekuly buniek, tkanív a orgánov (self) od nevlastných (non-self), vlastné tolerovať a cudzie likvidovať. V niektorých prípadoch však dôjde k poruche tolerancie a imunitný systém začne reagovať proti vlastným molekulám, bunkám, orgánom či tkanivám a to v takom rozsahu a intenzite, že vzniká choroba. Autoimunitné choroby postihujú 5 až 7 % populácie, často sú to chronické stavy a patria k hlavným medicínskym problémom dnešných industrializovaných spoločností; keď zoberieme autoimunitné choroby ako jednu kompaktnú skupinu, čo do morbidity a mortality zaberajú tretiu priečku, hneď za srdcovo-cievnymi chorobami a malignitami. Viac ako 80 rôznych autoimunitných chorôb, ktoré dnes poznáme, rozdeľujeme na orgánovo-špecifické a orgánovo-nešpecifické. Orgánovo-špecifické choroby (v súčasnosti k najviac skúmaným patrí sclerosis multiplex, diabetes mellitus závislý od inzulínu, a autoimunitné tyreoiditídy) sa vyznačujú tým, že imunitná odpoveď je namierená proti antigénu, ktorý je špecifický len pre daný orgán; pri orgánovo-nešpecifických chorobách (v súčasnosti k najviac skúmaným patrí SLE a reumatoidná artritída) má antigén širokú distribúciu, a preto sú postihnuté viaceré orgány či tkanivá.

Crohnova choroba (CD - Crohn disease) a ulcerózna kolitída (UC - ulcerative colitis) patria k chronickým zápalovým chorobám čreva, ktoré nevyvolávajú špecifické patogénne mikroorganizmy, naopak  ide o nešpecifický zápalový proces čreva podmienený autoimunitnými mechanizmami. Obe choroby sú príbuzné, ale predsa len v patogenetických mechanizmoch dosť rozdielene. V literatúre ich poznáme pod anglickou skratkou IBD  (inflammatory bowel diseases).

V ostatnej dobe sa urobili značné pokroky v pochopení imunopatogenézy oboch chorôb a z nich vyplývajúcich terapeutických postupov. V tejto prezentácii sa zameriavame na ulceróznu kolitídu, kde sa objavili dosť zásadné nové poznatky, ktoré pozmenili náš pohľad na patogenézu, diagnostiku a aj liečbu tejto choroby. Cieľom prezentácie je podať stručný prehľad uvedených skutočností.

Lymfocyty predstavujú veľmi heterogénnu skupinu buniek. V bežnej praxi najčastejšie uvažujeme o B-, T-lymfocytoch a NK-bunkách. V rámci samotných T-lymfocytov berieme ešte do úvahy cytotoxické a pomocné a aj to, že táto posledná tiež nie je jednotná populácia buniek a že sa skladá z viacerých subpopulácií. V ostatnej dobe však pribúdajú informácie aj o iných populáciách T-lymfocytov. Označuje ich ako nekonvenčné a patria sme NKT-bunky, MAIT-bunky a gama delta T-lymfocyty. V článku a prezentácii sa preberá ich charakteristika a ich biologický a medicínsky význam

Táto prednáška sa zaoberá cytokínmi adaptívnej imunity. Ich funkcia je vysvetlená ich účasťou v polarizácii imunitnej odpovede. Po stretnutí naivného T- pomocného lymfocytu (Th0; má zmiešaný cytokínový profil) v regionálnych lymfatických uzlinách dochádza k proliferácii a diferenciácii Th0 v smere Th1, Th2, Th3, Tr1, alebo Th17. Subpopulácií pomocných lymfocytov je viac, ale z didaktických dôvodov nie je potrebné ich širšie rozvádzať. Faktorov, ktoré ovplyvňujú smer diferenciácie je viac - je to charakter a množstvo antigénu, bunky prezentujúcej antigén, kostimulačných molekúl, transkripčných faktorov, miesta prieniku antigénu, celkového zdravotného stavu jedinca, pridružených chorôb, jeho nutričného stavu, ..... Dôležitú úlohu v procese polarizácie Th lymfocytov má charakter prevládajúcich cytokínov v danom mikroprostredí, v ktorom sa imunitná odpoveď rozvíja.V prípade prevahy IL-12 sa Th0 diferencujú smerom k Th1, pri prevahe IL-4 dochádza k diferenciácii smerom k Th2 a pri prevahe TGF-beta, IL-6 a IL-23 smerom k Th17. Prevaha IL-10 a IFN-alfa podporuje nasmerovanie k tvorbe Tr1 a Th3. V práci sú uvedené mechanizmy regulujúce polarizáciu imunitnej odpovede.

K cytokínom ovplyvňujúcim mechanizmy prirodzenej imunity patria cytokíny prozápalové (TNF-alfa, IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, IL-17, ..) a interferóny prvého typu. Podporujú rozvoj zápalu ako odpovede na poškodenie organizmu a majú a priori obranný charakter. Iba v prípade dlhodobej alebo nadmernej tvorby môžu byť príčinou rozvoja patologických stavov (ťažký zápal, sepsa, autoimunita, až zlyhanie životne dôležitých orgánov).

Sclerosis multiplex je autoimunitná choroba, pri ktorej dochádza k deštrukcii myelínových obalov v mozgu, periférny nervový systém ostáva neporušený. Príčinu choroby nepoznáme. Predpokladá sa interakcia faktorov vonkajšieho prostredia s genetickou predispozíciou k chorobe. Zo spúšťacích faktorov sa obviňujú vírusy. Patologicko-anatomický v akútnej fáze pozorujeme tvorbu demyelínových plakov a akumuláciu zápalových buniek v okolí malých cievok v bielej hmote mozgu, obzvlášť v oblasti optického nervu, periventrikulových oblastí, mozgového kmeňa miechy. Staršie ložiská o veľkosti od 1 mm až po niekoľko cm tento zápalových infiltrát nemajú, myelín a oligodendrocyty nahrádza mikroglia. Výsledkom zbavenia nervových vláken svojich obalov spôsobuje poruchu prenosu vzruchu. Imunopatologický proces sa začína aktiváciou autoreaktívnych T-lymfocytov na periférii, TH1 a najmä TH17-subpopulácie, ktoré následne prestupujú do mozgu, kde rôznymi mechanizmami deštruujú myelín. Súčasne sa aktivujú aj B-lymfocyty, čo sa prejaví intracerebrálnou syntézou IgG, ktoré sú typicky oligoklonové. Liečba SM je komplexná, k dispozícii sú viaceré imunoterapeutiká.

Špecifická imunitná odpoveď začína po vstupe cudzorodých antigénov do organizmu alebo po objavení sa autoantigénov pri poruche imunitnej tolerancie. Charakter imunitnej odpovede (IO), ktorý vyvolajú (protilátkový alebo bunkový) závisí od ich biochemickej štruktúry. Niektoré na to, aby imunitnú odpoveď vyvolali, sa musia najprv opracovať v tzv. bunkách prezentujúcich antigén, nadviazať na prezentačné molekuly a až takto ich T-lymfocyty dokážu rozpoznať, následne sa aktivovať a sprostredkúvať svoje špecifické efektorové funkcie. Patria sem predovšetkým proteíny, glykolipidy a niektoré metabolity, ktoré vznikajú pri biosyntéze vitamínov. Antigény proteínového charakteru spracúvajú bunky prezentujúce antigén (APC) a prezentačnými molekulami sú HLA-molekuly prvej triedy (endogénna dráha prezentácie) alebo druhej triedy (exogénna dráha prezentácie). Pre glykolipidy sú prezentačné molekuly CD1-antigény a pre metabolity vitamínov MR-1 molekuly. Poly (oligo) sacharidové antigény T-lymfocyty nestimulujú, tieto aktivujú iba B-lymfocyty a to priamo, bez predchádzajúceho spracovania v APC. Napokon existuje skupina antigénov, ktoré označujeme ako superantigény, ktoré sa vyznačujú tým, že sa súčasne viažu na HLA-molekuly buniek prezentujúcich antigén aj antigénový receptor T-lymfocytov, čím aktivujú oba typy buniek. Spôsobí to masívnu syntézu prozápalových cytokínov y vývoj klinických príznakov ako pri septickom šoku.

   Lymfocyty predstavujú veľmi heterogénnu populáciu buniek. Obyčajne si ich delíme na B- a T-lymfocyty a trochu zabúdame na ďalšie, dnes už veľmi dobre definované skupiny buniek – NK- a NKT-bunky.
   NK-bunky sa diferencujú v kostnej dreni, ale časť môže vznikať aj v týmuse. Morfologicky sa NK-aktivita spája s bunkami, ktoré označujeme ako veľké granulárne lymfocyty - LGL (large granular lymphocytes). Sú to bunky s priemerom 10  - 12 µm, s veľkým obličkovým jadrom a bohatou cytoplazmou, v ktorej sa nachádzajú azurofilné granuly. V periférnej krvi je ich približne 5 až 10 % z celkového množstva lymfocytov. Dokážu zničiť celé spektrum nádorových a vírusom infikovaných buniek a svojou produkciou početných cytokínov sa zapájajú aj do regulácie imunitných procesov. NK-bunky pod vplyvom IL-2 sa diferencujú do agresívnejšej skupiny buniek, ktoré označujeme ako LAK (lymphokine activated killer cells); im sa podobajú TIL (tumour infiltrating lymphocytes).
NKT-bunky predstavujú nezávislú populáciu buniek; dozrievajú v týmuse. Stoja niekde na polceste medzi NK-bunkami a alfa/beta T-lymfocytmi, pretože vlastnia súčasne antigénový receptor oboch. Najtypickejšou vlastnosťou NKT-buniek je, že po stimulácii dokážu veľmi rýchlo produkovať veľké množstvá cytokínov, čo naznačuje, že NKT-bunky sa podieľajú na modulácii imunitnej odpovede. Majú aj výraznú lytickú aktivitu, podobne ako CTL a NK-bunky a môžu sa tak spolu s nimi zúčastňovať na obrane proti nádorom. Rozpoznávajú baktérie, ktoré vo svojej stene nemajú lipopolysacharid, čo naznačuje na ich špecializovanú účasť v antimikrobiálnej imunite. V krvi dospelého jedinca sa ich počet pohybuje na úrovni 0,1 % z T-lymfocytovej populácie. Je tu značná interindividuálna variabilita – od 0,01 % až po 1 %, pričom u žien je ich viac.
Na imunitných reakciách sa napokon zúčastňujú aj K-bunky (killer cells). Morfologicky nepredstavujú samostatnú populáciu a tento pojem znamená skôr funkčné označenie buniek, ktoré sa zúčastňujú na ADCC-reakcii (antibody-dependent cell-mediated cytolysi = – bunkami sprostredkovaná cytotoxicita závislá od protilátky). Patria sem bunky, ktoré vlastnia receptor pre protilátky, t. j. neutrofily, eozinofily, makrofágy a predovšetkým NK-bunky. Po nadviazaní sa na protilátku, ktorá už predtým reagovala s antigénmi na terčovej bunke, sa K-bunky aktivujú a uvoľňujú cytotoxické molekuly, ktoré terčovú bunku usmrcujú.
 

T-lymfocyty predstavujú heterogénnu populáciu a na základe rozdielneho antigénového receptora (TCR), ich delíme na dve základné populácie, s alfa/beta- (~ 95 %) a gama/delta-receptorom (~ 5 %). Alfa/beta T-lymfocyty sa ďalej delia na tri základné populácie - pomocné (TH), cytotoxické (Tc alebo CTL) a prirodzene regulačné (nTreg). Pomocné T-lymfocyty sú tiež heterogénne a delíme ich na 5 subpopulácií: Th1, Th2,Th9, Th 17 a Th22.
Každý biologický systém zahŕňa v sebe nielen efektorové, ale aj kontrolné mechanizmy, ktoré udržujú homeostázu organizmu. Najdôležitejšími imunitnými mechanizmami sú tie, ktoré sprostredkúvajú regulačné T-lymfocyty, ktoré delíme na prirodzené (nTreg) a indukované (iTreg). Kým nTreg bránia rozvoju autoagresívnych procesov (autoimunitných a alergických), tak iTreg-lymfocyty zabezpečujú priebeh imunitných reakcií vo fyziologických hraniciach.
T-lymfocyty po svojej aktivácii sa nielen diferencujú na efektorové bunky, ale aj na pamäťové (Tm), ktoré prežívajú v organizme mnoho rokov, niektoré aj celoživotne a po opakovanom stretnutí sa s antigénom zabezpečujú promptnú a intenzívnejšiu imunitnú odpoveď. Aj pamäťové T-lymfocyty sú heterogénne. V súčasnosti dobre poznáme iba ich dve subpopulácie –Tcm (T central memory cells) a Tem (T effector memory cells).

Gama/delta T-lymfocyty predstavujú samostatnú, nezávislú skupinu T-lymfocytov. Majú fenotyp CD3+CD4-CD8- . Zaujímavá je ich distribúcia, menšia časť je v periférnej krvi (u človeka 0,2 - 20,0 %), slezine a v lymfatických uzlinách, kým druhá, väčšia, časť sa nachádza v tkanivách, najmä medzi epitelovými bunkami epidermy a epitelovými bunkami gastrointestinálneho či reprodukčného traktu; označujeme ich preto aj ako intraepidermové, resp. intraepitelové (IEL).