Da bi imuni sistem bio efikasan u borbi protiv razlicitih patogena mora da se suoci sa sledecim zahtevima:

1. Odgovori na mali broj razlicitih mikroba koji mogu da prodru u organizam na bilo kom delu tela

2. Mali broj naivnih limfocita specificno prepoznaje i odgovori na Ag

3. Efektorni mehanizmi imunog sistema (Ab i efektorni T limfociti) mogu da uniste strane Ag i na mestima koja su udaljena od mesta infekcije.

Nekoliko karakteristika celija i tkiva koja grade IS, obezbedjuju sposobnost IS da efikasno zastiti organizam od stranih Ag.

• Specijalizovana tkiva (periferni limfaticni organi) vezuju (koncentrisu) Ag koji prodiru kroz glavne ulaze u organizam (koza, GIT, RS). Vezivanje Ag i njihov transport do limfaticnih organa je prvi korak u adaptivnom IO.

• Naivni limfociti (limfociti koji nisu bili u kontaktu sa Ag) migriraju kroz periferne limfaticne organe i tu se susrecu sa Ag, prepoznaju ga i iniciraju IO. (Memorijski i efektorni limfociti nastaju od Ag-stimulisanih naivnih limfocita).

• Efektorni i memorijski limfociti cirkulisu krvotokom i dospevaju i do mesta prodora Ag i tu se efikasno zadrzavaju… - ovo omogucava da imuni mehanizmi funkcionisu bilo gde u organizmu.

Limfociti su jedine celije u telu sposobne da specificno prepoznaju i razlikuju Ag-determinante i zato su odgovorni za dve karakteristike IO:

specificnostmemoriju.

Naivni limfociti – mali limfociti (morfolozi)8-10 m u dijametruVeliki nukleus centralno postavljen i tanak sloj citoplazme (nekoliko mitohondrija, ribozoma, lizozoma ali nema specijalizovanih organela)Pre stimulacije sa Ag u Go stadijumu celijskog ciklusaNakon susreta sa Ag stimulacija ulaze u Gi stadijum (postaju veci, 10-12m, vise citoplazme i organela i povecan nivo citoplazmaticne RNA) – veliki limfociti ili limfoblasti

Sl. 2.1

Dve klase limfocita (morfoloski isti ali razliciti po svojoj funkciji i proteinskim produktima)B limfociti – kod ptica maturiraju u Bursi Fabricii, kod sisara ne postoji takav organ – rani stadijumi maturacije B limfocita se odigravaju u kosnoj srziT limfociti –poreklom iz kosne srzi a zatim migriraju i maturiraju u timus.

citotoksicni T limfociti (ili citoliticni)celije pomocnice

Postoji mnogo klonova B i T limfocita: pripadnici istog klona expresuju receptore za Ag iste specificnosti i razlikuju se od receptora drugih klonova (geni koji kodiraju Ag-receptore se formiraju rekonbinacijom DNA segmenata tokom razvoja ovih celija – formiraju se milioni gena zarazlicite receptore – veliki repertoar limfocita)Celije prirodne ubice (NK – natural killer cells) – poseduju receptore koji se razlikuju od receptora na T i B celijama – glavna funkcija u nespecificnoj otpornosti.

Membranski markeri se koriste za fenotipsko razlikovanje funkcionalno razlicitrih populacija limfocita:T celije pomocnice expresuju membranski protein CD4CTLs expresuju CD8CD = cluster of differentiation

Aktivirani limfocit ubija celije tumora

Aktivirani limfocit inicira apoptozu tumorskih celija

Aktivirani limfocit inicira apoptozu tumorskih celija

Aktivirani limfocit ubija ce;iju kancera

Limfociti su poreklom od stem celije kosne srzi – kompleksni procesi maturacije u toku kojih ekspresuju Ag-receptore i dobijaju funkcionalne i fenotipske karakteristike zrelih celija (B limfociti – kosna srz, T limfociti – timus) – napustaju kosnu srz/timus i ulaze u cirkulaciju – nastanjuju se u perifernim limfatickim tkivima >> naivni limfociti (funkcija> prepoznaju Ag i iniciraju adaptivni IO)Populacija naivnih limfocita se odrzava na bazalnom nivou, produkovanjem novih celija iz stem celija a celije koje se ne suoce sa Ag odumiru. Poluzivot naivnih limfocita 3-6 meseci kod misa a kod coveka nekoliko godina.Ag-receptor na naivnim limfocitima je neophodan ne samo za prepoznavanje stranog Ag i diferencijaciju u efektorne celije nego i za prezivljavanje naivnih celija.Citokini su takodje neophodni za prezivljavanje naivnih limfocita (narocito IL-7).Exp> Ag receptor na B limfocitima ili T limfocitima je “knocked out” ----naivni limfociti koji su izgubili Agreceptor su umrli za 2-3 nedelje.

Naivni B/T limfociti

Ag + sekundarni signal

Veliki limfocit(limfoblast)

Efektorne Bcelije:celije koje sekretuju AbEfektorne T celije:celije koje sekretuju citokinei CTL

Memorijske B/T celije*

Apoptoza

Sinteza novih proteina

Proliferacija(ekspanzija klona)

Diferencijacija

homeostaza

AKTIVACIJA LIMFOCITA

* za prezivljavanje memorijskih celija nije potrebnoprepoznavanje Ag:- Ako CD8 ili CD4 Tlimfociti iniciraju u miseve koji ne ekspresuju MHC molekule – memorijske celije ce preziveti- Ako posle maturacije T celija napravimo” knock out” celije za Ag receptore, opet ce preziveti

Memorijske celije –Neke migriraju u limfne noduse (gde obezbedjuju pul Ag specificnih limfocita koji mogu biti brzo aktivirani / diferencirani u efektorne celije, prilikom ponovnog izlaganja istom Ag)Druge ostaju u mukoznom tkivu ilicirkulisu u krvi (odakle mogu biti regrutovane za brzi odgovor u bilo kom delu tela)

? Koji je stimulus odgovoran za to da se mali deo Ag –stimulisanih limfocita diferencira u memorijske celije

? Kako memorizujuce celije prezivljavaju bez Ag, kada se zna da naivni i aktivirani limfociti podlezu apoptozi ako nisu konstantno izlozeni stimulusima koji ih odrzavaju u zivotu (ukljucujuci i Ag i faktore rasta).

- specijalizovane za ”hvatanje” Ag i njihovu prezentaciju limfocitima, signal za proliferaciju i diferencijaciju limfocita

Dendritske celije – ispod epitela u mnogim organima, odgovorni za “hvatanje” Ag i njihov transport do perifernih limfaticnih organa. Mnogi od dendritskih celija su poreklom od monocitne loze – mijeloidne dendritske celije.

Mouse fibroblast

Folikularne dentdritske celije (FDS) – u germinalnim centrima limfoidnih folikula u limfnim cvorovima, slezini i mukoznim limfoidnim tkivima (njihovo poreklo nije iz kosne srzi). Vezu komplekse AgAb ili produkte komplementa i iskazuju ih na svojoj membrani. Ovako iskazane (prezentovane Ag) prepoznaju B limfociti (znacajno za selekciju aktiviranih B limfocita, ciji se Ag-receptori vezu za ovako iskazane Ag sa visokim afinitetom).

MONOCITI (≈20m)

Nukleus bubrezastog oblika, svetlo obojen

Citolazma – granulirana, sadrzi lizozome, fagocitne vakuole i citoskeletne filamente.

Mononuklearni fagociti – poreko iz kosne srzi – izlaze u cirkulaciju –maturiraju – aktivirani u raznim tkivima.

Prvi celijski tip koji iz kosne srzi ulazi u cirkulaciju je nekompletno diferenciran MONOCIT.

Monociti - cirkulisu 72h u tkivo TKIVNE MAKROFAGERazlicite morfoloske forme posle aktivacije Ag:Epiteloidne celije – slicne su epitelijalnim celijama kozeMultinuklearne gigantske celije – aktivirane makrofage mogu da se fuzionisuMakrofage su nadjene u svim organima i vezivnom tkivu - po mestu lokalizacijesu dobile ime - mikroglija u mozgu

Kupferove celije jetre (oko venskih sinusa)plucne alveolarne makrofage,osteoklasti (multinuklearni fagociti u kosti)

Retikuloendotelijalni sistem sistem tkivnih makrofagaMononuklearni fagociti su znacajne efektorne celije u nespecificnom odgovoru i adaptivnom IO.

♦ Mononuklearni fagociti funkcionisu kao APCs u celijskom imunom odgovoru (fagocitiraju mikrobe i na membrani presentuju mikrobne antigene T limfocitima). Efektorne T celije, onda, aktiviraju makrofage …. – osnova celijskog imunog odgovora protiv intracelularnih mikroba.

♦ Makrofage fagocitiraju mikrobe okruzene Ab (opsonizacija) –fagocitoza posredovana receptorima za Ab u humoralnom IO

♦ Makrofage koje su fagocitirale mikrobe mogu i da aktiviraju naivne limfocite u primarnom imunom odgovoru.

♦ Efektorna funkcija u nespecificnom odgovoru – fagocitoza i produkcija citokina koji mogu da aktiviraju druge celije u inflamatornom odgovoru.

Stim celija monoblast monocit makrofag

aktiviranimakrofag

MikroglijaKupffer-ove celijeAlveolarne makrofageosteoklasti

aktivacija

diferencijacija

Kosna srz Krv Tkivo

Maturacija mononuklearnih fagocita

Limfociti i pomocne celije su lokalizovani i koncentrisani u anatomski definisanim tkivima, koja su takodje i mesta na koja se transportuju i koncentrisu strani Ag.Limfoidno tkivo je klasifikovano:

primarni limfaticni organi (generativno tkivo) – limfociti expresuju Ag receptore i maturiraju

sekundarni limfaticni organi – gde se srecu sa stranim Ag i inicira se njihov odgovor.

Primarni limfaticni organi: kosna srz, timusSekundarni limfaticni organi (periferni limfaticni organi): limfni cvorovi, slezina, kozni imuni sistem, mukozni imuni sistem, i slabo definisane agregacije limfocita uvezivnom tkivu skoro svih organa (izuzetak CNS).

Stem celije imaju potencijal da se razviju u razlicite tipove celija.

Klase stem celija (u koliko razlicitih tipova celija mogu da se diferencijraju):

Totipotentne celije (oplodjena jajna celija)PluripotentneMultipotentne (HSCs, expresuju markere /proteine/ CD34 i stem cell antigen-1 (Sca-1) – koriste se za identifikaciju stem celija iz suspenzije celija kosne srzi, prilikom transplantacije kosne srzi).

Kosna srz hematopoeza

STEM CELIJA

Proeritroblast MijeloblastLimfoblast MegakarioblastMonoblast

Rani eritroblast(normoblast)

Intermedijalnieritroblast

Kasnieritroblast

Retikulocit

Eritrocit

Izbacivanjenukleusa

Megakariocit

Pucanje megakariocita

Trombociti

Promonocit

Monocit

Prolimfocit

Limfocit

Progranulocit

Bazofilnimijelocit

Eozinofilnimijelocit

Neutrofilnimijelocit

Bazofilnimetamijelocit

Eozinofilnimetamijelocit

Neutrofilnimetamijelocit

BazofilniLeu

EozinofilniLeu

NeutrofilniLeu

IL-1IL-6IL-3

Opredeljena (progenitorna) c.

hematopoetski citokini(stromalne ćelije i makrofageAg-stimulisani T limfociti)

Timus maturiraju T limfocitiLobusi lobulusi (podeljeni fibroznim septama) svaki lobulus podeljen na korteks (gusto nastanjen T limfocitima-timociti) i medulu (redje).Nelimfoidne epitelijalne celije i makrofage i dendritske celije (neke dendritske celije ekspresuju CD8 – tipican za T limfocite, pa se zovu limfoidne dendritske celije (za razliku od mijeloidnih dendritskih celija)).

(Mogu biti ostaci degenerisanih celija)

Timus je dobro vaskularizovan + eferentni limfaticni sud koji se drenira u medijastinalni limfni cvor

Nezreli T limfociti krvlju dospevaju do korteksa timusa maturiraju migriraju u medulu (medula uglavnom sadrzi zrele T limfocite) krvotokom stizu do perifernih limf. organa.

Limfni cvorovi - agregati celija bogatih limfocitima smesteni duz limfnih sudova.

korteksmedula

Okruzeni fibroznom kapsulom - brojni aferentni limfaticni sudovi izlivaju limfu u subkapsularni (marginalni) sinus - limfa napusta cvor preko eferentnih limfaticnih sudova koji izlaze kroz hilum.

Ispod subkapsularnog sinusa korteks sadrzi agregate celija - folikuli.

primarni folikuli - nemaju germinativne centre

sekundarni folikuli - imaju germinativne centreOko folikula se nalaze limfociti, dendritske celije, mononuklearni fagociti Medula (makrofage I plazma celije) medularni sinus.Arterije ulaze u limfni cvor preko hiluma - granaju se u kapilare I napustaju LC venom.

AG DOSPEVAJU DO LC UGLAVNOM KROZ LIMFNE SUDOVE.Koza, epitel, parenhimaticni organi - limfne kapilare (koji absorbuju I dreniraju intersticijalnu tecnost- limfu) - vece limfne sudove - ….. - ductus toracicus - vena cava superior….. Par litara limfe se ovim putem vraca u krvotok….Koza, GIT, RT epitel ispod koga se nalaze dendritske celije fagocitiraju Ag i migriraju u limfni sud LC kao filteri pre uticanja limfe u krvotok. Dendritske celije + Ag migriraju T zonu LC. Solubilni Ag bivaju fagocitrani od strane dendritskih celija I makrofaga koje se nalaze u stromi LC rezultat = koncentracija Ag u LC I njihova prezentacija u formi koja moze biti prepoznata od T limfocita.

RAZLICITE KLASE LIMFOCITA NASTANJUJU RAZLICITE REGIONE LIMFNOG CVORA.

B celijska zona limfnog cvora - folikuli Primarni folikuli - “zrele” naivne B limfociteGerminativni centri se razvijaju u zavisnosti od Ag stimulacije- mesta brze proliferacije B celija, selekcije i produkcije Ab i stvaranja memorizujucih B limfocita. Prisutni nastavci FDC.

T celijska zona limfnog cvora T limfociti se nalaze ispod i izmedju folikula, u korteksu. Vecina ~70% od ovih T celija su CD4 celije pomocnice. Izmedju njih su CD8 T celije.Dendritske celije su prisutne i u T zoni celija.

Zasto dolazi do anatomske segregacije limfocita?????ANATOMSKA “SEGREGACIJA” RAZLICITIH KLASA LIMFOCITA U RAZLICITE ZONE LC JE ZAVISNA OD CITOKINA.Naivne T celije ekspresuju receptor za citokine/hemokine CCR7. CCR7 prepoznaje hemokine koji se produkuju samo T zoni nodusa tj hemokini privlace naivne T limfocite u T zonu nodusa. Dendritske celije takodje ekspresuju CCR7 - zato migriraju u T zonu nodusa.Naivne B celije ekspresuju receptor za hemokine koji se produkuju samo u folikulima - CXCR5.Anatomska segregacija limfocita omogucava da je svaka populacija limfocita u bliskom kontaktu sa odgovarajucim APCs (npr. T celije sa dendritskim, B celije sa FDCs.

Aktivacija sa Ag T celije izlaze iz nodusa a B celije migriraju u germinativne centre, odakle produkuju Ab.

SLEZINAZnacajan filter krvi.Makrofage crvene pulpe fagocitiraju mikrobe I druge partikule ---- slezina je glavno mesto fagocitoze opsonizovanih mikroba.Osobe bez slezine su izuzetno podlozne infekcijama bakterijama kao sto su meningokoke I pneumokoke zato sto se one eliminisu opsonizacijom I fagocitozom ….

Kozni imuni sistemSastoji se od limfocita i APCs.Koza je najveci organ u telu i znacajna fizicka barijera za prodor stranih patogena.Ima sposobnost da generise i podrzi lokalni imuni odgovor i inflamatorne reakcije (mnogi patogeni prodiru u organizam kroz kozu , tako da je mnogo imunih reakcija inicirano iz koze).Celijske populacije u epidermisu:

keratinociti (produkuju nekoliko citokina, tako da mogu doprineti nespecificnim reakcijama i inflamatornim reakcijama),

melanociti,epidermalne Langerhansove celije (u suprabazalnom epidermisu,

to su nezrele dendritske celije koze koje formiraju mrezu – efeikasne u fagocitiranju Ag u kozi nakon stimulacije proinflamatornim citokinima, gube nastavke i migriraju u dermis limfni cvor)

intraepitelijalne T celije (2% limfocita u kozi, ostali su u dermisu, to su CD8 T limfociti i ekspresuju dosta ogranicen set receptora za Ag). Dermis sadrzi i CD4 i CD8 T limfocite uglavnom perivaskularne lokalizacije + makrofage – slicno vezivnom tkivu u drugim organima. Mnogi dermalni T limfociti ekspresuju epitop – kozni limfocitni antigen 1 – koji mozda ima ulogu u distribuciji limfocita u kozi tkz. Homing???

Mukozni imuni sistemPovrsina GI i RT – limfociti i APCs U GI limfociti su nadjeni u epitelu (uglavnom CD8 T celije), rasuti u lamini proprii (mesana populacija celija, uglavnom CD4 koje imaju fenotip aktiviranih celija…izgleda da T celije prepoznaju i odgovaraju na Ag u mezentericnom limfnom cvoru i da migriraju nazad u crevo i nastanjuju laminu propriju…..lamina propria sadrzi i brojne B celije i plazma celije + makrofage +dendritske celije + euzinofile + mastocite) i organizovani u Payerove ploce.

Payerove ploce kao i limfoidni folikuli u slezini i limfnim cvorovima cesto imaju germinalne centre, bogato su zastupljeni B limfociti, sadrze i mali broj CD4 T limfocita i to uglavnom u interfolikularnom regionu (mis: 50-70% limfocita u PP su B limfociti ostatak T limfociti)

M celije (membranozne celije) – specijalizovane epitelijalne celije koje su izgubile mikrovile i zadobile funkciju aktivne pinocitoze tj. transportuju makromolekule sa intestinalnog lumena u subepitelijalno tkivo***.

*** M celije ne funkcionisu kao APCs.

Znacajna uloga u <dostavljanju> Ag do PP.

Oralni Ag izazivaju IO koji su razliciti od drugih>visoka produkcija IgA je povezana sa mukoznim tkivomcesto indukuju toleranciju T celija umesto njihove aktivacije.

Recirkulacija limfocita – stalno kretanje limfocita kroz krv i limfni sistem, od jednog perifernog limfaticnog tkiva do drugog, kao i kretanje ka mestima inflamacije.Mehanizmi koji regulisu koji limfociti ce nastaniti koja tkiva (npr. ulaze u jedna a ne u druga tkiva) - homing limfocita.Recirkulacija limfocita i njihova migracija u odredjeno tkivo je omogucena adhezionim molekulima na limfocitima, endotelijalnoim celijama i u ekstracelularnom matriksu i hemokinima produkovanim u endotelu i u drugim tkivima. Adhezija limfocita za endotelne celije postkapilarnih venula – determinise koja tkiva ce biti nastanjena limfocitima.Adhezija i odvajanje od komponenata ekstracelularnog matriksa u tkivu – determinise koliko dugo ce limfociti biti zadtrzani u tom odredjenom tkivu, pre nego sto limfotokom budu ponovo vraceni u krvotok.Adhezione molekule koje se ekspresuju na limfocitima se nazivaju <homing receptors> a ligandi koji se ekspresuju na endotelnim celijama su adresini. Homing receptori na limfocitima ukljucuju 3 familije molekula:

selektineintegrine iIg superfamiliju.

***naravno da su ovi receptori razliciti od Ag receptora

Naivni T limfociti uglavnom recirkulisu I nstanjuju periferne limfaticne organe - prepoznaju I odgovaraju na strane Ag (flux limfocita kroz limfne covorove je visok ~25X109 celija/danu).Naivni limfociti koji udju u limfni cvor, napustaju cirkulaciju (krv) I migriraju u stromu limfnog cvora, selektivno kroz modifikovane postkapilarne venule - “high endotelial venules” (HEVs).Interakcija limfocita I endotelnih celija HEV-a:

naivni limfociti na svojoj membrani ekspresuju homing recepror - L-selektin (CD62L, pripada familiji selektina), a HEVs ekspresuju adresin (peripheral node addressin, PNAd) koji je ligand za L-selektin.Vezivanje L-selektina za ligand je interakcija niskog afiniteta, tako da strujanje krvi kroz venulu kida tu vezu…. = T limfociti koji se vezu za HEVs ostaju vezani samo nekoliko sekundi, zatim se odvajaju I vezu ponovo …. Valjaju se po povrsini endotela. Za to vreme hemokini koji se produkuju u limfnom cvoru takodje bivaju iskazani na povrsini endotelnih celija, tako da limfociti koji se valjaju po povrsni endotela reaguju I sa hemokinima I to povecava silu vezivanja limfocita za endotel I oni mogu da se provuku izmedju endotelnih celija u stromu limfnog cvora….. U stromi migriraju prema gradijentu hemokina (T celije koje ekspresuju CCR7 migriraju u zonu koja produkuje hemokine koji ce se vezati za ove receptore - T celijska zona, a B celije, ekspresuju CXCR5, migriraju u limfoidne folikule pod uticajem hemokina koji se vezuju za CXCR5).

Naivni T limfociti koji ulaze u limfni cvor mogu biti aktivirani Ag. Nekoliko sati posle izlaganja Ag, protok krvi kroz limfni cvor moze biti povecan i 20X ( povecava broj naivnih limfocita na mestu prodora Ag) ….. Naivne T celije koje ulaze u limfni cvor “skeniraju” dendritske celije na prisustvo Ag i ako prepoznaju Ag, one se aktiviraju umnozavaju (klonalna ekspanzija) I diferenciraju na efektorne i memorijske T celije. T celije koje se ne susretnu sa Ag izlaze iz limfnog cvora kroz eferentne limfaticne sudove I vracaju se u cirkulaciju a potom nastanjuju drugi limfni cvor…..

Malo se zna o homingu limfocita u slezini - nema morfoloski diferenciranih HEVsa..

Migracija efektornih i memorijskih T limfocita na mesto inflamacije

Efektorne I memorijske celije koje napustaju limfne cvorove odlaze u periferno tkivo - na mesto infekcije gde su neophodne za eliminaciju mikroba u efektornoj fazi adaptivnog imunog odgovora.Diferencijacija naivnih u efektorne celije je pracena I promenama ekspresije nekoliko adhezionih molekula (ekspresija L-selektina opada, a ekspresija E i P-selektin liganda raste… diferencirane efektorne celije takodje gube ekspresiju CCR7 receptora za hemokine) = efektorne celije ne mogu vise da ostanu u limfnom cvoru - napustaju ga (eferentnim limfatickim sudovima ulaze u cirkulaciju).Na mestu infekcije, kao rezultat nespecificnog odgovora produkuju se citokini …. Neki deluju na endotel I stimulisu ekspresiju liganda za integrine kao i E- i P-selektine … kao rezultat integrini T celija se vezu za svoje ligande na endotelnim celijama I migriraju iz krvnog suda u podrucje infekcije. CD44 se takodje vezuje za proteine ekstracelularnog matriksa = efektorne T celije ostaju u podrucju infekcije.

Memorijske celije poseduju heterogen model ekspresije adhezionih molekula I u zavisnosti od njih migriraju I zadrzavaju se u odredjenim limfoidnim tkivima.

Recirkulacija B limfocita

Slicna je migraciji T limfocitaNaivne B celije migriraju u limfne cvorove u folikule (L-selektin i CXCR5 receptor za hemokine)….. Nakon aktivacije B celije gube ekspresijuCXCR5 I napustaju folikul I ulaze u T zonu limfoidnog organa.Neke plazma celije koje produkuju Ab,migriraju u kosnu srz - mehanizam nije poznat. Ostale celije koje produkuju Ab ostaju u limfoidnim organima a Ab koja produkuju ulaze u cirkulaciju ….