Imunosni sustav se sastoji od staničnih i molekularnih komponenata koje se udružuju radi uništavanja antigena (Ag-i). (Vidi također Pregled imunosnog sustava.)
Reaktanti akutne faze
Reaktanti akutne faze su proteini plazme čija razina dramatično porastu (takozvani pozitivni reaktanti akutne faze) ili, u nekim slučajevima, smanjuju (takozvani negativni reaktanti akutne faze), kao odgovor na povišene cirkulirajuće razine IL-1 i IL-6 koji se javljaju pri infekciji ili ozljedi tkiva. Najviše se dramatično povećavaju:
-
C-reaktivni protein (CRP)
-
Lektin koji veže manozu
-
Glikoprotein alfa-1 kiseline
-
Serumska amiloidna komponenta P
C-reaktivni protein i lektin koji veže manozu fiksiraju komplement i djeluju kao opsonini. Glikoprotein alfa-1 kiseline je transportni protein. Serumska amiloidna komponenta P aktivira komplement. Povišena razina C-reaktivnog proteina je nespecifičan pokazatelj infekcije ili upale. Razine fibrinogena također se povećavaju i glavni su razlog povećanja brzine taloženja eritrocita (prema engleskom erythrocyte sedimenatation rate, ESR) u akutnoj upali.
Mnogi se reaktanti akutne upale sintetiziraju u jetri. Zajednički, oni mogu pomoći u ograničavanju tkivne ozljede, pojačavaju otpornost domaćina na infekcije te pospješuju obnavljanje tkiva kao i povlačenje infekcije.
Protutijela
Protutijela djeluju kao antigenski receptor na površini B stanica i, kao odgovor na antigen, izlučuju se iz plazma stanica. Protutijela prepoznaju specifične konfiguracije (epitope ili antigenske determinante) na površinama antigena (npr. proteine, polisaharide, nukleinske kiseline). Protutijela i antigeni se čvrsto uzajamno vežu jer njihov oblik i druge površinske osobine (npr. naboj) su komplementarni. Ista molekula protutijela može križno reagirati sa srodnim antigenima ako su njihovi epitopi dovoljno slični onima izvornog antigena.
Struktura protutijela
Protutijela se sastoje od 4 polipeptidna lanca (2 identična teška lanca i 2 identična laka lanca) međusobno povezana disulfidnim vezama kako bi proizvela konfiguracija u obliku slova Y (vidi sliku B receptor) Teški i laki lanci su podijeljeni u promjenljive (variabilne, V) i nepromjenljive (konstantne, C, prema engl. constant) regije.
B–stanični receptor
B–stanični receptor se sastoji od Ig molekule usidrene za površinu stanice. CH = stalna regija teškog lanca; CL = stalna regija lakog lanca; Fab = fragment koji veže antigen; Fc = kristalizirajući fragment; Ig = imunoglobulin; L-kapa (κ) ili lambda (λ) = 2 vrste lakih lanaca; VH = varijabilna regija teškog lanca; VL = varijabilna regija lakog lanca.
|
V regije su smještene na amino–terminalnim krajevima krakova Y; one se nazivaju varijabilne jer se aminokiseline koje one sadrže razlikuju u različitim protutijelima. Unutar V regija, hipervarijabilne regije određuju specifičnost Ig. Oni također djeluju kao antigeni (idiotipske determinante) na koje se mogu vezati određena prirodna (anti-idiotipna) protutijela; ovo vezanje može pomoći regulirati odgovor B-stanica.
C regije teških lanaca sadrži relativno konstantnu sekvencu aminokiselina (izotip) koja je posebna za svaku klasu Ig-a. B-stanica može promijeniti izotip koji proizvodi i tako mijenjati klasu Ig koja proizvodi. Budući da Ig zadržava varijabilni dio V regije teškog lanca i čitav laki lanac, zadržavajući time antigensku specifičnost.
Amino-terminalni (varijabilni) kraj protutijela se veže za antigen kako bi oblikovao kompleks protutijela i antigena. Antigen-vezujući (Fab) dio Ig-a se sastoji od lakog lanca i dijela teškog lanca te sadrži V regiju Ig molekule (tj. mjesta spajanja). Kristalizirajući fragment (Fc) sadrži većinu C regija teških lanaca; Fc je odgovoran za aktivaciju komplementa i veže se na Fc receptore na stanicama.
Klase protutijela
Protutijela se dijele na 5 klasa:
Razredi su definirane po svojim tipom teškog lanca: mu (μ) za IgM, gama (γ) za IgG, alfa (α) za IgA, epsilon (ε) za IgE i delta (δ) za IgD. Postoje i 2 tipa lakih lanaca: kapa (κ) i lambda (λ). Svaki od 5 Ig klasa može sadržavati ili kapa ili lambda laki lanci.
IgM je prvo protutijelo koje se proizvodi nakon izlaganja antigenu. Sastoji se od pet molekula Y oblika (10 teških lanaca i 10 lakih lanaca), povezanih s jednim vezujućim lancem (J, prema engl. joining). IgM primarno cirkulira u intravaskularnom prostoru; stvara komplekse i aglutinira antigene i može aktivirati komplement i na taj način olakšati fagocitozu. Izohemaglutinini su pretežno IgM. Monomerički IgM se ponaša kao receptor za antigene na površini B stanica. Pacijenti s hiper-IgM sindromom imaju nedostatak u genima koji su uključeni u proces zamjena klasa protutijela (npr. geni koji kodiraju CD40, CD154 [također poznat kao CD40L], ili NEMO [esencijalni modulator nuklearnog faktora kappa-B ]); stoga su razine IgA, IgG i IgE niske ili odsutne, a razine cirkulirajućeg IgM-a su često visoke.
IgG je najčešći Ig izotip u serumu i također se nalazi u intravaskularnim i ekstravaskularnim prostorima. Pokriva antigen kako bi se aktivirao komplement i olakšao fagocitozu neutrofilima i makrofagima. IgG je primarni cirkulirajući Ig proizveden nakon ponovne ekspozicije antigenu (sekundarni imunosni odgovor) te je prevladavajući izotip u komercijalnim gama–globulinskim pripravcima. IgG štiti od bakterija, virusa i toksina te je jedini Ig izotip koji prolazi kroz posteljicu. Stoga je ova klasa protutijela važna za zaštitu novorođenčadi, ali patogena IgG protutijela (npr anti-Rh0[D] protutijela, stimulirajuća autoprotutijela za receptor hormona koji stimulira štitnjaču), ako je prisutna u majci, može potencijalno uzrokovati značajna bolesti u fetusu.
Postoje 4 podrazreda IgG-a: IgG1, IgG2, IgG3 i IgG4. Navedeni su prema vrijednostima njihove koncentracije u serumu (od najviše prema nižoj). IgG podrazredi se funkcionalno razlikuju prvenstveno prema njihovoj sposobnosti aktivacije komplementa; IgG1 i IgG3 su najučinkovitiji, IgG2 je manje učinkovit dok IgG4 je neučinkovit. IgG1 i IgG3 su učinkoviti medijatori stanične citotoksičnosti ovisne o protutijelima; IgG4 i IgG2 su manje učinkoviti.
IgA se nalazi na sluznicama, u serumu i sekretima (slini, suzama, respiratornom, genitourinarnom i gastrointestinalnom sekretima, kolostrumu), gdje omogućuje ranu antibakterijsku i antivirusnu obranu. J lanac povezuje IgA u dimer kako bi se formirao sekretorni IgA. Plazma stanice subepitelnih područja gastrointestinalnog i respiratornog trakta sintetiziraju sekretorni IgA. Selektivna deficijencija IgA je relativno čest, ali obično ima mali klinički značaj jer postoji unakrsna funkcionalnost s drugim klasama protutijela.
IgD je koeksprimiran s IgM-om na površini naivnih B stanica. Da li ove 2 klase djeluju različito na površini B stanice i ako je tako, koliko drugačije, je nejasno. Možda su jednostavno primjer molekularne degeneracije. Razina serumskog IgD-a je vrlo niska te funkcija cirkulirajućeg IgD-a je nepoznata.
IgE se nalazi u niskim razinama u serumu i mukoznom sekretu respiratornog i gastrointestinalnog trakta. IgE se vezuje visokim afinitetom za receptore izražene u velikom broju na mastocitima i bazofilima te u manjem broju na nekoliko hematopoetskih stanica, uključujući dendritične stanice. Ukoliko antigen premosti 2 IgE molekule vezane za površinu mastocita ili bazofila, dolazi do degranulacije stanice i otpuštanja kemijskih medijatora koji uzrokuju upalnu reakciju. Razine IgE-a su povišene kod atopičnih poremećaja (npr. alergijska ili ekstrinzična astma, peludna groznica, atopični dermatitis) i kod parazitarnih infekcija.
Citokini
Citokini su polipeptidi koje izlučuju imunosne i druge stanice kada stanica stupa u interakciju sa specifičnim antigenom, s molekulama povezanim s patogenom, kao što je endotoksin ili s drugim citokinima. Glavne kategorije uključuju
-
Kemokini
-
Faktori stimulacije hematopoetskih kolonija (CSFs, prema engl. haematopoietic colony-stimulating factors)
-
Interleukini
-
Interferoni (IFN-alfa, IFN-beta, IFN-gama)
-
Transformirajući faktori rasta (TGFs, prema engl. transforming growth factors)
-
Faktori tumorske nekroze (TNF-alfa, prema engl. tumor necrosis factor, limfotoksin-alfa, limfotoksin-beta)
Iako interakcija limfocita sa specifičnim antigenom potiče sekreciju citokina, sami citokini nisu specifični za antigen; dakle, oni predstavljaju vezu između prirođene i stečene imunosti te općenito utječu na opsegu upalnih ili imunosnih odgovora. Oni djeluju sekvencijski, sinergistički ili antagonistički. Mogu djelovati na autokrini ili parakrini način.
Citokini šalju svoje signale preko receptora na površini stanice. Na primjer, receptor za IL-2 sastoji se od 3 lanca: alfa (α), beta (β) i gama (γ). Afinitet receptora za IL–2 je
-
Visok ukoliko su sva 3 lanca izražena
-
Srednje jak ako su izraženi samo beta i gama lanci
-
Nizak ako je izražen samo alfa lanac
Mutacije ili delecije gama lanca su osnova za X–vezanu tešku kombiniranu imunodeficijenciju.
Kemokini
Kemokini potiču kemotaksiju i migraciju leukocita. Postoje 4 podvrste (C, CC, CXC, CX3C), definirane prema brojem i razmakom aminoterminalnih ostataka cisteina. Receptori kemokina (CCR5 na memorijskim T stanicama, monocitima/makrofagima i dendritičnim stanicama; CXCR4 na mirujućim T stanicama) ponašaju se kao koreceptori pri ulasku virusa HIV–a u stanicu.
Faktori stimulacije kolonije (CSFs, prema engl. colony stimulating factors)
Faktor stimulacije kolonije granulocita (G-CSF, prema engl. granulocyte-colony stimulating factor) proizvode endotelne stanice i fibroblasti.
Glavni učinak G-CSF-a je
Kliničke primjene G-CSF-a uključuju
Faktore stimulacije kolonije granulocita-makrofaga (GM-CSF, prema engl. granulocyte-macrophage colony stimulating factor) proizvode endotelne stanice, fibroblasti, makrofagi, mastociti i TH stanice.
Glavni učinci GM-CSF-a su
Kliničke primjene GM-CSF-a uključuju
Faktore stimulacije kolonije makrofaga (M-CSF, prema engl. macrophage-colony stimulating factor) proizvode endotelne stanice, epitelne stanice i fibroblasti.
Glavni učinak M-CSF-a je
Kliničke primjene M-CSF-a uključuju
Faktor matičnih stanica (SCF, prema engl. stem cell factor) proizvode stromalne stanice koštane srži.
Glavni učinak SCF-a je
Kliničke primjene SCF-a uključuju
Interferoni
IFN-alfa proizvode leukocite.
Glavni učinci IFN-alfa su
Kliničke primjene IFN-alfa uključuju
IFN-beta proizvodi fibroblasti.
Glavni učinci IFN-beta su
Kliničke primjene IFN-beta uključuju
IFN-gama proizvode prirodnoubilačke (NK) stanice, citotoksične T stanice tipa 1 (Tc1) i pomoćničke T stanice (Th1).
Glavni učinci IFN-gama su
-
Inhibicija viralne replikacije
-
Povećanje ekspresije MHC klase I i II
-
Aktivacija makrofaga
-
Antagonizam više učinka IL-4
-
Inhibicija proliferacije Th2 stanica
Kliničke primjene IFN-gama uključuje
Interleukini
IL-1 (alfa i beta) proizvode B stanice, dendritične stanice, endotel, makrofagi, monociti, i prirodnoubilačke (NK) stanice.
Glavni učinci IL-1 su
-
Kostimulacija aktivacije T stanica povećanjem proizvodnje citokina (npr. IL-2 i njegov receptor)
-
Povećanje proliferacije i sazrijevanje B stanica
-
Poboljšanje citotoksičnosti NK stanica
-
Indukcija proizvodnje IL-1, IL-6, IL-8, TNF, GM-CSF i prostaglandina E2 makrofagima
-
Proupalna aktivnost induciranjem kemokina, ICAM-1 i VCAM-1 na endotel
-
Indukcija spavanja, anoreksije, otpuštanje tkivnog faktora, reaktante akutne faze i koštane resorpcije osteoklastima
-
Endogena pirogena aktivnost
Klinički značaj IL-1 uključuje
-
Za anti-IL-1 beta monoklonska protutijela, (mAb), liječenje kriopirinom povezanih periodičnih sindroma, juvenilnog idiopatskog artritisa, akutnog gihta i artritisa kalcijevog pirofosfata (pseudogiht)
-
Za IL-1 receptor antagonist (IL-1RA), liječenje odraslih osoba s umjerenim do teškim reumatoidnom artritisom i pacijentima s neonatalnom multisistemskom upalnom bolesti (NOMID, prema engl. neonatal-onset multisystem inflammatory disease)
IL-2 proizvode Th1 stanice.
Glavni učinci IL-2 su
Klinički značaj IL-2 uključuje
-
Za IL-2, liječenje metastatskog karcinoma renalnih stanica i metastatskih melanoma
-
Za anti-IL-2 receptor mAb, pomoć u prevenciji akutnog odbacivanja bubrega
IL-4 proizvode mastocite, NK stanice, prirodnoubilačke T (NKT) stanice, gama-delta T stanice, Tc2 stanice i Th2 stanice.
Glavni učinci IL-4 su
-
Indukcija Th2 stanica
-
Stimulacija proliferacije aktiviranih B i T stanica i mastocita
-
Doreguliranje MHC molekula klase II na B stanicama i na makrofagima i CD23 na B stanicama
-
Podreguliranje proizvodnje IL-12, i time se inhibira diferencijacija Th1 stanica
-
Povećanje fagocitoze makrofaga
-
Indukcija pomaka u IgG1 i IgE
Klinički značaj IL-4 uključuje
-
Uključivanje IL-4 (s IL-13) u proizvodnji IgE u atopijskoj alergiji
-
Za anti-IL-4 receptor mAb, liječenje pacijenata s umjerenim do teškim atopijskim dermatitisom
IL-5 proizvode mastociti i Th2 stanice.
Glavni učinci IL-5 su
Klinički značaj IL-5 uključuje
IL-6 proizvode dendritičke stanice, fibroblasti, makrofagi, monociti i Th2 stanice.
Glavni učinci IL-6 su
-
Indukcija diferencijacije B stanica u plazma stanice i diferencijacije mijeloidnih matičnih stanica
-
Indukcija reaktanata akutne faze
-
Poboljšanje proliferacije T stanica
-
Indukcija diferencijacije Tc stanica
-
Pirogena aktivnost
Klinički značaj IL-6 uključuje
-
Za anti-IL-6 mAb, liječenje multicentrične Castlemanove bolesti u pacijenata koji su negativni na HIV i humani herpes virus 8 (HHV-8)
-
Za anti-IL-6 receptor mAb, liječenje reumatoidnog artritisa kada je odgovor na TNF-antagoniste neadekvatan i liječenje juvenilnog idiopatskog artritisa, arteritisa divovskih stanica i teškog sindroma otpuštanja citokina nakon liječenja s CAR (receptor kimeričnog antigena, prema engl. chimeric antigen receptor) T stanicama
IL-7 proizvode koštana srž i stromalne stanice timusa.
Glavni učinci IL-7 su
Uloga IL-7 u diferencijaciji T stanica dovela je do kliničkih ispitivanja IL-7 kao potencijalnog imunostimulacijskog sredstva za liječenje virusnih infekcija i raka.
IL-8 (kemokin) proizvode endotelne stanice, makrofagi i monociti.
Glavni učinak IL-8 je
Klinički značaj IL-8 uključuje
IL-9 proizvode Th stanice.
Glavni učinci IL-9 su
-
Indukcija proliferacije timocita
-
Poboljšanje rasta mastocita
-
Sinergističko djelovanje s IL-4 za indukciju pomaka u IgG1 i IgE
Klinička ispitivanja anti-IL-9 mAb u astmi nisu pokazala djelotvornost.
IL-10 proizvode B stanice, monociti, makrofagi, Tc stanice, Th2 stanice i regulacijske T stanice.
Glavni učinci IL-10 su
-
Inhibicija izlučivanja IL-2 od strane Th1 stanica
-
Podregulacija proizvodnje MHC molekula klase II i citokina (npr. IL-12) monocitima, makrofagima, dendritičnim stanicama i time inhibiranje diferencijacije Th1 stanica
-
Inhibicija proliferacije T stanica
-
Poboljšanje diferencijacije B stanica
Kliničke primjene IL-10 uključuje
IL-12 proizvode B stanice, dendritične stanice, makrofagi i monociti.
Glavni učinak IL-12 je
-
Kritična uloga u diferencijaciji Th1
-
Indukcija proliferacije Th1 stanica, CD8 T stanica, gama-delta T stanica i NK stanica, te njihova proizvodnja IFN-gama
-
Poboljšanje citotoksičnosti NK i CD8 T stanica
Klinički značaj IL-12 uključuje
IL-13 proizvode mastociti i Th2 stanice.
Glavni učinci IL-13 su
-
Inhibicija aktivacije i sekrecije citokina od strane makrofaga
-
Koaktivacija proliferacije B stanica
-
Doreguliranja MHC molekula klase II i CD23 na B stanicama i monocitima
-
Indukcija pomaka u IgG1 i IgE
-
Indukcija molekule vaskularne adhezije stanice 1 (VCAM-1, prema engl. vascular cell adhesion molecule) na endotelu
Klinički značaj IL-13 uključuje
IL-15 proizvode B stanice, dendritične stanice, makrofagi, monociti, NK stanice i T stanice.
Glavni učinci IL-15 su
-
Indukcija proliferacije T, NK i aktiviranih B stanica
-
Indukcija proizvodnje citokina i citotoksičnosti NK stanica i CD8 T stanica
-
Kemotaksijska aktivnost T stanica
-
Stimulacija rasta crijevnog epitela
Kliničke primjene IL-15 uključuje
IL-17 (A i F) proizvode Th17 stanice, gama-delta T stanice, NKT-stanice i makrofagi.
Glavni učinci IL-17 su
-
Proupalno djelovanje
-
Stimulacija proizvodnje citokina (npr. TNF, IL-1 beta, IL-6, IL-8, G-CSF)
Klinički značaj IL-17 uključuje
IL-18 proizvode monociti, makrofagi i dendritične stanice.
Glavni učinci IL-18 su
IL-18 je ispitivan kao imunoterapeutski agent u raku, ali učinkovitost nije utvrđena.
IL-21 proizvode NKT stanice i Th stanice.
Glavni učinci IL-21 su
Klinički značaj IL-21 uključuje
-
U kliničkim ispitivanjima, stimulacija citotoksičnih T stanica i NK stanica kod raka
-
Za IL-21 antagoniste, potencijal u liječenju autoimunih poremećaja
IL-22 proizvode NK stanice, Th17 stanice i gama-delta stanice.
Glavni učinci IL-22 su
Klinički značaj IL-22 uključuje
IL-23 proizvode dendritične stanice i makrofagi.
Glavni učinak IL-23 je
Klinički značaj IL-23 uključuje
IL-24 proizvode B stanice, makrofagi, monociti i T stanice.
Glavni učinci IL-24 su
Kliničke primjene IL-24 uključuje
IL-27 proizvode dendritičke stanice, monociti i makrofagi.
Glavni učinak IL-27 je
Kliničke primjene IL-27 uključuje
IL-32 proizvode NK stanica i T stanica.
Glavni učinci IL-32 su
Kliničke primjene IL-32 uključuje
IL-33 proizvode endotelne stanice, stromalne stanice i dendritične stanice.
Glavni učinci IL-33 su
-
Indukcija Th2 citokina
-
Promocija eozinofilija
Klinički značaj IL-33 uključuje
IL-35 proizvode regulacijske T-stanice, makrofagi i dendritične stanice.
Glavni učinak IL-35 je
Kliničke primjene IL-35 uključuje
Transformirajući faktor rasta (TGF)
TGF-beta proizvode B stanice, makrofagi, mastociti i Th3 stanice.
Glavni učinci TGF-beta su
Klinička ispitivanja TGF-beta antagonista (npr. protivsmisleni, prema engl. antisense oligonukleotidi) kod raka su u tijeku.
Faktore nekroze tumora (TNF-i)
TNF-alfa (kahektin) proizvode B stanice, dendritične stanice, makrofagi, mastociti, monociti, NK stanice, te Th stanice.
Glavni učinci TNF-alfa uključuju
-
Citotoksičnost za tumorske stanice
-
Kaheksija
-
Indukcija sekrecije više citokina (npr. IL-1, GM-CSF, IFN-gama)
-
Indukcija E-selektina na endotelu
-
Aktivacija makrofaga
-
Protuvirusna aktivnost
Klinički značaj TNF-alfa uključuje
-
Za TNF-alfa antagoniste (mAb ili topivi receptor), liječenje reumatoidnog artritisa, plak psorijaze, Crohnova bolest otporna na standardno liječenje, ulceroznog kolitisa, supurativnog hidradenitisa, ankilozantnog spondilitisa, psorijatičnog artritisa, poliartikularnog juvenilnog idiopatskog artritisa, umjerenog nezaraznog uveitisa, posteriornog uveitisa i panuveitisa.
TNF-beta (limfotoksin) proizvode Tc stanice i Th1 stanice.
Glavni učinci TNF-beta uključuju
-
Citotoksičnost za tumorske stanice
-
Protuvirusna aktivnost
-
Poboljšanje fagocitoze kod neutrofila i makrofaga
-
Uključenost u razvoj limfnih organa
Klinički značaj TNF-beta uključuje