Doğal bağışıklık işlevleri ve hafıza Bağışıklık Sistemi dersi-9 Doğal bağışıklık işlevleri ve hafıza 2016-2017, Bahar, Trakya Üniv Tıp Fak 6. Kurul, 17.03.2017 Neşe Akış, PhD, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı akisn@trakya.edu.tr http://personel.trakya.edu.tr/akisn/#.WKr6DyjC7WU

Doğal bağışıklıkta önemli mekanizmalar 1 Doğal bağışıklıkta önemli mekanizmalar

Doğal immün yanıtta hümoral ve hücresel işlevler İşlev adı İşlev Nötralizasyon Felç etme, bağlanmasını önleme Opsonizasyon Fagositler için işaretleme Enzimatik Eritme Molekül parçalama Enzimatik Lizis Hücre parçalama Zehirleme Bakterisid Stres bildirme Kendini, komşularını ve immün hücreleri aktifleme Fagositoz Yeme Öz hücreye sitotoksisite Apoptoz Protozoa/helminte sitotoksisite Lizis

Bariyer ve doğal yanıt ÖRNEKLERi

Stres Yanıtı Mekanizmaları 2 Stres Yanıtı Mekanizmaları

İçte PRR ile Tanıma Olduğunda Hücrenin Yanıtı Hücrede fagolizozom oluşumu aktiflenir Hücreiçi enzimler aktiflenir Hücrede stres yanıt sistemi aktiflenir Tanınan RNA/DNA ise anti-sens eşlenik sentezlenir MHC-I ile PAMP epitoplarının sunumu belirir Yangı sitokinleri (IL1, IL6, TNF-α) salgılanır Apoptoz indüklenir

İçten İşgal Edilen Hücrenin Stres Yanıtı Hücre işleyişinde sorun nedeniyle hatalı katlanan proteinler mikrop veya tümörden de kaynaklanır Stres proteini nükleusa girer ve stres genlerine bağlanarak hücreyi aktifleşir Stres proteini yanlış katlanmış proteine bağlanır Tip-I IFN salgılanır Hücre içi Komşu hücrede enzimler iç enzimler aktiflenir aktiflenir Kompleks salgılanır Kompleks hücre yüzeyine çıkarak hücrelere sunulur Stres proteini salgılanır

Stres algılayan hücrenin stres proteini aracılı savunma yanıtı Hücre işleyişinde sorun belirince protein katlanmasında hatalar başlar, bu da stres proteini ifadesini artırır. Stres proteini hücre dışına salgılanır. Salgı hedef hücrede aktiflenmeye yol açar. Stres proteinleri Mukus IFN-alfa ve IFN-beta IL1, IL6, TNF-alfa salgılanması üretimi üretimi Plazmasistoid dendritik hücre Monosit/makrofaj Epitel hücre Dış düşmanı felç eder Makrofaj ve yangı uyarılır Makrofaj aktiflenir

Stresle başlayan savunma (örnek anti-viral savunma)

Fagosit Mekanizmaları 3 Fagosit Mekanizmaları

Bakteri - fagosit kovalamacası Nötrofil dışarı düzenli antimikrobiyal madde salgılar. Bakteriler antimikrobiyalleri kendi duvarlarında bulunan PhoQ sensör kinaz ile hemen algılar, ikincil habercilerin fosforlanma şelalesi sonucu virülans aktiviteleri indüklenir, sonuçta iskelet antimikrobiyalin aksi yönünde harekete geçer. Nötrofilin her hareketinde antimikrobiyalin de yeri değiştiğinden bakteri buna göre yerini değiştirir. Bakteri hareket ederken döküntüleri saçılır. Nötrofil PRR ile algıladığı döküntüye kemotaksis yapar. Hareketler saliseler içinde gerçekleştiğinden fagosit-bakteri arasında gerçek bir kovalamaca ortaya çıkar.

Profesyonel ve Non-profesyonel Fagositler Etkin tahribat N M E D Mast Hafif tahribat Epitel hücreler Endotel hücreler Fibroblastlar Lenfositler NK Eritrositler Mezenkimal kök hücreler

Fagositoz

Nötrofil Tuzağı Nötrofil çevresinde ''antimikrobial+ekstraselüler globular protein+kırık DNA’lar'' içerikli bir kabuk ile dolaşır. Hatta bu kabukları örümcek ağı gibi dokuya yığarak ’’hücredışı nötrofil tuzağı’’ denen tuzaklar kurar. Tuzak sayesinde hasarlı dokudan dışarı sızacak tahrip edici moleküller çevreye kontrollü salınır. Nötrofil salgıladığı antimikrobiyallerin de çevreye kontrollü dağılımını tuzak sayesinde başarır.

Sitotoksisite Mekanizmaları 4 Sitotoksisite Mekanizmaları

Sitotoksik hücrelerin öz hücre öldürme yöntemleri Granül ile Perforinler (delik açar) Granzimeler (apoptoz) Granülisinler (apoptoz) Enzimlerle delik açar Hücre-hücre bağlantısı ile CD8+ T ile hedef öldürmede Fas ligand hedefteki Fas’a bağlanır, hedef hücrede apoptoz indüklenir Benzer bağlantı TNF ve reseptörü aracılığıyla verilir Apoptoz + lizisle öldürme yöntemi Salt lizisle öldürme yöntemi Zaralı sitotoksik öz hücreyi öldürme (salt apoptoz)

Sitotoksik hücrelerin bir larvayı degranülasyonla öldürmesi (resimde eozinofil sitotoksisitesi ile lizis)

5 NKT

NKT sitotoksik heterojen hücreler topluluğudur MHC-1b ile sunulan antijenleri tanır CD8+ T gibi öldürür

Akut Yangı (Ani inflamasyon) 6 Akut Yangı (Ani inflamasyon)

Akut Yangı (akut inflamasyon) Başlamasının Nedeni 1. 0-4 saatte konak hücrenin stresi durdurulamamıştır. Çünkü tehlikelinin sayısı artmış veya bağışıklık sisteminin eylemcileri birikmiştir. Her ikisi de dokuda hasara neden olur 2. Konakta kolayca tamir edilemeyen bir lezyon başlamıştır

Akut Yangının Amacı 1. Tehlikelinin vücutda yaptığı hasar ve lezyonlara karşı savaş başlatmak ve tehlikelinin vücutta dağılmasını durdurmak 2. Daha fazla bağışıklık sistem eylemcisi ve özellikle nötrofilleri ve kan eozinofillerini savaşta kullanmak, bazofillerin yangı arttırıcı etkisinden yararlanmak 3. Parasempatik ve sempatik kollarıyla yangıyı desteklemesi için sinir sistemini haberdar etmek

Hücreler yangıyı birbirleriyle konuşarak geliştirirler

Yangı ortamında fagositlerin yetkinlikleri, sonuç

Yangıda tüm doğal savunma sistemleri alarmda ve işbaşındadır

Lökositlerin kandan çağrılması yangının temel özlliklerindendir

Lökositlerin Yangı Alanına Geliş Süreci 1. Dolaşımdaki nötrofillerden (keza bazofil ve eozinofil de) damara yakın olanlar halihazırda sürtünme ile biraz yavaşlamıştır. 2. Aktive olan endotellerin yüzeyinde selektinler ve integrinler belirir. Selektinler lökosit hızını yuvarlanacakları kadar düşürür. 3. Yuvarlanan bu lökositler integrinler tarafından sıkıca bağlanarak durdurulur. Lökositte kemokin reseptörü belirir. 4. Lezyon yöresinden salgılanan kemokinleri algılayan lökositler kaynağa doğru ilerler (ekstravazasyon). 5. Lezyon bölgesinde lökositler mikroorganizmalardan dökülen moleküllerin kaynağına ilerler.

Yangıda devreye giren mekanizmalar  Proinflamatuvar sitokinler: IL1, IL6, TNF-α (endotel geçirgenliği artar, ateş ayarı değişir)  Kemokinler: IL-8, C5a’nın etkisi (kandan lökosit çağrılır)  Stres yanıtını aktifleyici: INF-α ve INF-β (tip-1 interferonlar)  Anafilatoksinler: C5a, C3a, C4a (endotel geçirgenliği artar)  Akut Faz Proteinleri: Ateş ayarını arttırarak bakterinin demir kullanımına engel olur  Sinir sitemine bilgi vericiler: Bradikinin ile ağrı, histamin ile kaşıntı  Pıhtılaşma-Fibrinolitik Sistem: Trombin salınımıyla tromosit, fibrinojen ve eritrosit yırtılan damardan sıvı kaçağını önleyen tıkaç üretir, plasminojen sistemiyle fazla tıkaç yıkılır  Vasküler aminler: Histamin, PAF, vb.. (damar geçirgenliği ayarı)  Vasküler kinin sistemi: Endotellerdeki kininojen salgılanır (endotel gevşetme ayarı)  Prostaglandin, prostasiklinler, tromboksan: Yırtılan doku anyonik yüzeylerinden çıkar, anyonik yüzeye yangısal tepkileri başlatır  Lökotrienler: LTR2, LTR3, LTR4 (anyonik yüzeye yangısal tepkileri uzatır)

Lokal Akut Yangı Belirtilerinin Nedenleri Şişme Kızarıklık Sıcaklık Ağrı  Şişme: Geçirgen damardan sızan plazma ve infiltre olan lökositler dokuya dolar  Kızarıklık: Geçirgen damardan kaçan kırmızı eritrositler dokuya dolar  Sıcaklık: (1) Lezyona artmış plazma ve lökosit giriş-çıkışının oluşturduğu artmış sürtünme ile ısınma; (2) lezyonda savaş esnasında kullanılan bol ATP'li kimyasal reaksiyonlardan çıkan ısı

Doğal bağışıklıkta hafıza 7 Doğal bağışıklıkta hafıza

Epigenetik değişiklikle hafıza üretme NK hücreleri ve makrofajlar öncelikle ve şiddetle kullanılan PRR'leri dışındaki diğer PRR'lerinin ifadesini metilasyon ve deasetilasyonal baskılarlarlar Öncelikli PRR'leri kullanan hücrelere dönüştüklerinden hafızalı davranışı (enerjisinin çoğunu özgül düşmana karşı kullanma) avantaj sağlar

Doğal bağışıklıkta yanıt sınıfı ve şiddeti düzenleme Bağışıklık Sistemi dersi-10 Doğal bağışıklıkta yanıt sınıfı ve şiddeti düzenleme

Yanıt Sınıfının Düzenlenmesi 1 Yanıt Sınıfının Düzenlenmesi

Düzenleyici hücreler ortama göre belirli eylemci hücreleri saldırmaya ve diğerlerini tamir moduna yönelterek yanıt sınıfı tercihini inşaa eder Düzenleyici nötrofiller Düzenleyici bazofiller Düzenleyici mast hücreleri Düzenleyici γδ-T hücreleri (inter epitelya lenfositler= IEL) Düzenleyici NK hücreleri ve doğal lenfositler (ILC) Alternatif makrofaj

Doğal Lenfoid Hücreler (ILC'ler/ DLH'ler), NK hücrelerinin mukozadaki düzenleyici alt guruplarıdır ILC1: Yangı yapıcı ILC2: Anti-helmint düzenekleri aktifleyici ILC3: Mikrobiyotaya karşı yanıt olmamasını düzenleyici

Yangı şiddetinin düzenlenmesi 2 Yangı şiddetinin düzenlenmesi

Yangı sürecinden beklenen tehlikeli bertaraf olduğunda susmasıdır Yangı sürecinden beklenen tehlikeli bertaraf olduğunda susmasıdır. Yangı boyunca kullanılan tahrip molekülleri dokuya kaçabilir ve hasara neden olur. Hasar kendi başına yangı tetikleyici olduğundan, tehlikeli etken bertaraf olsa bile kalan hasar bir yangı-hasar döngüsü kurabilir. Yangı-hasar döngü olasılığını azaltmak için hasar tamir sistemi yangı esnasında sürekli çalışır. Ek olarak savaş şiddeti değişik stratejilerle sürekli kontrol altında tutulmaya çalışılır.

Yanıt şiddetinin dizginlenmesinde kontrol yolakları Eylemci hücre davranışının temporal aktiflenmeyle kontrolü Eylemci hücre ömrünün kontrolü Dokunun yangıya izin vermesi ile kontrol Eylemci hücre davranışının düzenleyici hücrelerle kontrolü

Eylemci hücre ömrü Monositlerin yarı ömrü 1-3 gün Nötrofil yarı ömrü 6-8 saat Dolaşan eozinofil yarı ömrü 6-12 saat Dolaşan NK hücrelerinin yarı ömrü 7-10 gün Endotel hücre yarı ömrü 144 gün Mast hücre sırt derisinde yarı ömrü 4-9 gün (28nci günde tamamı ölüyor); kulak derisinde yarı ömrü 7-20 gün (84üncü günde tamamı ölüyor) Dendritik hücrelerde çeşidine göre birkaç gün-birkaç hafta

HÜCRELER TEMPORAL AKTİFLENİR Savunma eylemcisi tehlikeyi tanıyınca tek kezlik aktive olur, işini yapar ve susar. Tehlike varlığını sürdürdükçe her kez tanıma-aktive olma-susma döngüsünü hücrede ATP bitene dek sürdürür. Tehlike bittiğinde tanıma durduğundan yanıt kendiliğinden sonlanır.

Bazı dokular salgıladıkları baskılayıcı faktörlerle (TGF-beta, baskılayıcı prostaglandinler, vb..) lokal yangıyı azaltır 1- İmmün ayrıcalıklı dokular (beyin, göz ön kamarası, testis, fetus) 2- Savaş sonrasındaki dokular

Komplemanın meydana getirdiği doku hasarının azaltılması ve kontrolünde rol oynayan moleküller Plazmadaki alternatif kompleman kontrol proteinleri: Faktör I, Faktör H Karboksipeptidaz N, Klusterin, Vitronektin Plazmadaki klasik kompleman kontrol proteinleri: C1-inh C4 bağlayan protein Vücut hücreleri yüzeyindeki kontrol proteinleri: DAF: CD55 CD59 Membran kofaktör protein (MCP, CD46)

Doğal bağışıklık işlevleri ve kronik yanıt Bağışıklık Sistemi dersi-11 Doğal bağışıklık işlevleri ve kronik yanıt

Dokuda tehlikelinin yok edilemediği ancak varlığının ve/veya oluşturduğu lezyonun bağışıklık sistemi tarafından saldırılmayacak kadar saklı veya düşük düzeyde sürdüğü ''KONTROL EDİLEBİLİR'' durumda ne olur?

Yangı Çevresindeki Eylemci Makrofaj Salgıladığı Sitokin Panelini Durdurarak Alternatif Moda Girer ve Lezyon Tamirini İndükleyen Sitokinler Salgılamaya Başlar Klasik MΦ Alternatif MΦ Böylece Alternatif Makrofaj Tarafından Kronik Yangı Başlatılmış Olur. Kronik Yangının Amacı Tehlikelinin Vücuttaki Varlığına Rağmen Konağı Sürdürülebilir Hasarla Yaşatmaktır. Bu Nedenle Kronik Yangı Esnasında Tehlikelinin Çoğalması ve Vereceği Hasar Sürekli Kontrol Altında Tutulur. Kronik Yangısal Hastalıklarda Patoloji İlerler Ancak Yangı Kısmen Kontrol Altında Olduğundan Yangı ve Tamir Eşzamanlı Sürer.

YARA TAMİR BASAMAKLARI İlk hasarda hemostaz: Pıhtılaşma ile damar daralması Yangı söndüğünde: Ölü nötrofil ve monosit içeren irin Fibroblast ve epitel hücrelerden birbirlerini çoğaltma hormonları (EGF, VEGF, FGB) Damarlanma başlar kollajenle yara örülür. 1-2 hafta sonra olgunlaşma: Yara ve damar daralması, atık temizleme, kolajen tipinin dayanıklısıyla değiştirilmesi Olgunlaşma yıl boyunca ilerler kollajenle yara örülür