Specifična imunost: razvoj in vzpostavitev

Specifične imunološke reakcije izvaja telesni imunski sistem, ki ga sestavljajo centralni in periferni organi imunogeneze. Specifično imunost ob izpostavljenosti določenemu antigenu izvajajo T- in B-limfociti. V intrauterinem obdobju se kaže intenzivna dinamika zorenja limfoidnega sistema.

Zaporedno spreminjanje različnih stopenj zorenja celic B- in T-sistemov je mogoče nadzorovati z imunološkimi označevalci ustreznih stopenj zorenja ali diferenciacije.

Diferenciacijski markerji celic, vključenih v imunski odziv

Označevalec CD-jev	Vrsta celice, ki nosi marker	Funkcija
CD1	T-limfocit	Sodelovanje pri predstavitvi antigena
CD2	T-limfocit	Adhezija citotoksičnih T-limfocitov na endotelij, na epitelijske celice timusa
SDZ	T-limfocit	Prevajanje signala aktivacije T-celic, označevalca večine zrelih T-limfocitov
CD4	T-limfocit	Koreceptor za TCR, označevalec celic T-pomožnih celic
CD8	T-limfocit	Zorenje in selekcija limfocitov, omejenih z GCS, v timusu, označevalca citotoksičnih T-limfocitov
CD25	T-, B-, NK-celice, timociti, makrofagi	Indukcija aktivnosti in proliferacije limfocitov T in B, naravnih ubijalcev, timocitov in makrofagov, α-podenote receptorja za IL-2
CD28	T-limfocit	Kostimulatorna signalna molekula, neodvisna od TCR
CD30	T-limfocit	Izvajanje signala za sprožitev apoptoze T-limfocitov
CD5	T in B limfociti	Specifično za avtoimunske bolezni
CD9	B-limfocit	Prisotni na pre-B celicah, odgovorni za agregacijo in aktivacijo trombocitov
CD19, 20, 21	B-limfocit	Regulacija aktivacije in proliferacije B-limfocitov
CD22	B-limfocit	Odgovoren za adhezijo na eritrocite, limfocite T in B, monocite in nevtrofilce
CD40	B-limfocit	Aktivacija, proliferacija in diferenciacija B-celic
CD16	Naravni morilec	Aktivacija antigensko odvisne citotoksičnosti, posredovane s komplementom, in produkcije citokinov
CD56	Naravni morilec	Aktivacija citotoksičnosti in produkcije citokinov
CD94	Naravni morilec	Inhibicija/aktivacija citotoksičnosti naravnih celic ubijalk
CD11α CD18	Monocitni granulociti	Adhezija levkocitov na endotelij in levkocitov na levkocit
CD11β CD18	Monocitni granulociti	Adhezija monocitov in nevtrofilcev na endotelij, opsonizacija delcev, vezanih na komplement
C11c CD18tov	Monocitni granulociti	Adhezija monocitov in granulocitov na endotelij, fagocitni receptor pri vnetju
CD45	Granulocit	Receptor za tirozin fosfatazo
CD64	Makrofagi	Aktivacija makrofagov
CD34	Matične celice ali predniki, ki tvorijo kolonije	Pritrditev limfocitnega L-selektina na endotelij, pritrditev matičnih celic na stromo kostnega mozga

Označevalci diferenciacije B-limfocitov

Pro/pre-B-1 celica	Velika celica pred B-97-N	Majhna celica pred B-97-II	Nezrela B-celica	Zrela celica B
CD34	CD40	CD40	CD21	CD40
CD40	CD43		CD22	CD19
CD43	CD19		CD80	CD20
B220			CD86
CD25			CD54
			CD79

Označevalci diferenciacije T-limfocitov

Pro-T celice TH	Pre-T celice	Nezrele TN T celice	DP celice	Zreli
CD25	CD25	CDZeu	SDZ	CD4
CD44	CDZeu	CD4	CD4+, 8+	CD8
CD117	CD4-	CD8	CD4	SDZ
C3-	CD8-	CD117	CD8	CD4
C4-	CD117			CD8
CD8"
TKP-β
Preureditev

Razvoj vseh sistemov tako nespecifične kot specifične imunosti, predvsem celične, se začne približno v 2-3 tednih, ko se oblikujejo multipotentne matične celice. Skupno matično celico – predhodnico vseh subpopulacij limfocitov, nevtrofilnih levkocitov in monocitov – lahko opredelimo kot CD34+ T-celico.

T-prekurzorji v timusu doživijo cikel zorenja in tam prestanejo negativne in pozitivne selekcijske procese, katerih rezultat je izločitev več kot 90 % limfoidnih celic, ki so potencialno nevarne za telo glede tveganja za razvoj avtoimunskih reakcij. Celice, ki ostanejo po selekciji, migrirajo in naseljujejo bezgavke, vranico in skupinske limfne folikle.

V 3. mesecu je že opaziti pozitivno reakcijo blastne transformacije na fitohemaglutinin, ki sovpada z delitvijo timusa na skorjo in medularni del. Do 9. do 15. tedna življenja se pojavijo znaki delovanja celične imunosti. Preobčutljivostna reakcija zakasnjenega tipa se oblikuje v poznejših fazah intrauterinega razvoja in doseže največje delovanje po rojstvu - do konca prvega leta življenja.

Primarni limfoidni organ, timus, se položi približno pri 6 tednih in dokončno histomorfološko dozori do gestacijske starosti približno 3 mesecev. Od 6. tedna se pri plodu začnejo tipizirati antigeni HLA. To pomeni, da plod že od tega obdobja postane "imunološka osebnost" s svojim individualnim antigenskim konstitucijskim "portretom" in številnimi konstitucijskimi značilnostmi v vseh reakcijah imunskega sistema. Od 8. do 9. tedna se v timusu pojavijo majhni limfociti. Prepoznani so kot potomci limfoidnih celic, ki so se najprej preselile iz rumenjakove vrečke, kasneje pa iz jeter ali kostnega mozga. Nato pride do intenzivnega povečanja števila limfocitov v periferni krvi ploda - od 1000 v 1 mm3 ^v 12. tednu do 10.000 v 1 mm3 ^do 20. do 25. tedna.

Pod vplivom humoralnih stimulatorjev in delno lokalnega mikrookolja lahko T-limfociti prevzamejo funkcije citotoksičnih celic, pomočnikov, supresorjev in spominskih celic. Do rojstva je absolutno število T-limfocitov pri otroku večje kot pri odraslem in funkcionalno je ta sistem precej zmogljiv, čeprav so številne značilnosti delovanja T-limfocitov na nižji ravni kot pri starejših otrocih in odraslih. Imajo oslabljeno sposobnost proizvodnje interlevkinov 4 in 5, interferona-γ, antigen CD40β, ki je potreben za organizacijo interakcije T- in B-sistemov v imunskem odzivu, pa je šibko izražen.

Značilnosti imunskega odziva so v veliki meri določene s sposobnostjo vključenih celic, da proizvajajo humoralne komunikacijske snovi in uravnavajo citokine ali interlevkine. V znanstvenih raziskavah je bilo identificiranih in kvantitativno preučenih že več deset takšnih informacijskih in regulatornih molekul. V klinični imunologiji se največji pomen daje identifikaciji 10–15 biološko aktivnih snovi te skupine.

Zgodnje morfološko in funkcionalno zorenje timusa sovpada z naprednim razvojem sistema celic T. Opisane so bile reakcije zavrnitve presadka, ki se začnejo v 12. tednu nosečnosti. Do rojstva ima limfoidno tkivo timusa že znatne dimenzije.

Prve periferne bezgavke se oblikujejo že od 3. meseca nosečnosti, vendar se njihova "naselitev" z limfoidnimi elementi zgodi v naslednjem (4.) mesecu. Bezgavke in tvorbe prebavil se oblikujejo šele po 21. tednu nosečnosti.

Diferenciacija celic B se začne tudi v jetrih ali kostnem mozgu in ta diferenciacija je tesno povezana z genom Brutonove tirozin kinaze. Če tega gena ni, diferenciacija ni mogoča in otrok bo trpel za agamaglobulinemijo. Med diferenciacijo limfocitov B pride do delecijske rekombinacije z geni imunoglobulinov. To omogoča celicam B, da na svoji površini predstavijo strukturo imunoglobulina M in posledično migrirajo ter se ponovno naselijo v vranici in bezgavkah. Med dolgim obdobjem intrauterinega razvoja dominantne celice B v jetrih in periferni krvi ostanejo pre-limfociti B, ki v svoji citoplazmi vsebujejo težke verige M globulina, vendar ne nosijo površinskih receptorjev za imunoglobuline. Število teh celic se do rojstva znatno zmanjša. Preobrazba pre-celic B v celice, ki so sposobne proizvajati imunoglobuline, poteka pod vplivom timusnih faktorjev. Za končno zorenje celic B z možnostjo njihove transformacije v plazemske celice je potrebno sodelovanje neposrednega mikrookolja, tj. stromalnih elementov bezgavk, skupinskih limfnih foliklov črevesja in vranice.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]

Specifična imunost in interlevkini

Interlevkin	Vir izobrazbe	Funkcije
IL-1	Makrofagi, dendritične celice, fibroblasti, NK celice, endotelijske celice	Pospešitev predstavitve antigena, spodbuja proizvodnjo IL-2 s strani celic Th, zorenje limfocitov B, provnetno in pirogeno delovanje
IL-2	Aktivirani limfociti T (predvsem Th1)	Rastni faktor za limfocite T in B, aktivira diferenciacijo limfocitov Th in citotoksičnih limfocitov T, spodbuja celice NK in sintezo imunoglobulinov s strani limfocitov B
IL-3	T-celice in matične celice	Faktor rasti plazemskih celic, faktor stimulacije več kolonij
IL-4	Celice Th2, mastociti	Diferenciacija Th0 v Th2 celice, B-diferenciacija, pospešitev sinteze IgE, rast plazemskih celic, zavira nastanek citotoksičnih limfocitov in NK celic, zavira nastanek interferona-γ
IL-5	Celice Th2	Pospešitev sinteze imunoglobulinov, zlasti IgA, pospešitev nastajanja eozinofilov
IL-6	T in B limfociti, makrofagi, fibroblasti, endotelijske celice	Pospešitev sinteze imunoglobulinov, spodbuja proliferacijo B-limfocitov, rastni faktor hepatocitov, protivirusna zaščita
IL-7	Stromalne celice, fibroblasti, endotelijske celice, limfociti T, celice kostnega mozga	Pospešitev rasti pre-T in pre-B celic
IL-8	T-celice, makrofagi, endotelijske celice, fibroblasti, hepatociti	Aktivacija nevtrofilcev, kemoatraktant za limfocite, nevtrofilce, makrofage in eozinofile
IL-9	Celice Th2	Sinergizem z IL-4 pri povečanju sinteze IgE, rasti plazemskih celic, spodbuja proliferacijo T-limfocitov in bazofilcev
IL-10	Celice Th0 in Th2, CD8+, makrofagi, dendritične celice	Faktor, ki zavira sintezo provnetnih citokinov, zavira delovanje makrofagov, pospešuje rast B-limfocitov in mastocitov
IL-12	Makrofagi, nevtrofilci, limfociti B in dendritične celice	Stimulacija naravnih ubijalcev, zorenje citotoksičnosti limfocitov, spodbuja rast in diferenciacijo TM-celic v Th1 celice, zavira sintezo IgE, provnetnega citokina
IL-13	Celice Th2 in mastociti	Pospešitev sinteze IgE, pospešitev rasti B-limfocitov, zaviranje aktivacije makrofagov
IL-14	T in B limfociti	Zmanjša nastajanje imunoglobulina, poveča proliferacijo B-limfocitov
IL-15	Monociti in epitelijske celice	Rastni faktor za T-limfocite, aktivira diferenciacijo Th- in citotoksičnih T-limfocitov, spodbuja NK-celice in sintezo Ig s strani B-limfocitov
IL-16	Eozinofili, CD8+, mastociti	Aktivira kemotaksijo celic Th, eozinofilcev in monocitov
IL-17	Spominske T-celice in NK-celice	Poveča proizvodnjo IL-6, IL-8, poveča izražanje ICAM-1, spodbuja aktivnost fibroblastov
IL-18	Makrofagi	Pospešitev sinteze interferona-γ
IL-19	Monociti	Homolog IL-10
IL-20	Keratinociti	Sodeluje pri vnetju kože pri luskavici
IL-21	T-limfociti in mastociti	Poveča proliferacijo limfocitov T, B in NK celic
IL-22	T-limfociti	Homolog IL-10
IL-23	Aktivirane dendritične celice	Poveča proliferacijo spominskih T-limfocitov CD4+ in spodbuja proizvodnjo interferona-γ
IL-24	Aktivirani monociti, limfociti T	Homolog IL-10
IL-25	Stromalne celice kostnega mozga	Poveča proizvodnjo citokinov Th2
IL-26	Aktivirani monociti, limfociti T, NK celice	Homolog IL-10
Interferon-γ	T-celice	Aktivacija makrofagov, zaviranje sinteze IgE, protivirusno delovanje
Faktor tumorske nekroze	Monociti, makrofagi, limfociti T in B, nevtrofilci, NK celice, endotelijske celice	Spodbuja sintezo IL-1 in IL-6 s strani makrofagov, tvorbo proteinov akutne faze, spodbuja angiogenezo, povzroča apoptozo, hemoragično nekrozo tumorjev.
Kemokini (RANTES, MIP, MCP)	T-celice, endotelij	Kemoatraktant (kemokin) za monocite, eozinofile, celice T

Relativno zrele B-limfocite prepoznamo po prisotnosti imunoglobulinskih antigenskih receptorjev na njihovi površini. V jetrih se takšne celice začnejo zaznavati po 8 tednih. Sprva so to receptorji za imunoglobuline G in M, kasneje - za A. Po 20. tednu se celice z receptorji že zaznajo v vranici in periferni krvi.

Sposobnost tvorbe protiteles s strani celic B-sistema je bila pri plodu potrjena že od 11. do 12. tedna. Najzgodnejši plod pridobi sposobnost tvorbe imunoglobulina M (od 3. meseca), nekoliko kasneje imunoglobulina B (od 5. meseca) in imunoglobulina A (od 7. meseca). Čas sinteze imunoglobulina D v prenatalnem obdobju ni dovolj raziskan. Lastna proizvodnja imunoglobulina E pri plodu se od 11. tedna zazna v pljučih in jetrih, od 21. tedna pa v vranici. V popkovnični krvi najdemo veliko limfocitov, ki prenašajo imunoglobulin E, vendar je vsebnost samega imunoglobulina E zelo nizka. Do 37. tedna gestacijske starosti ne presega 0,5 ie/ml. Pri starosti 38 tednov se imunoglobulin E določi pri 20 % novorojenčkov, po 40. tednu pa pri 34 %.

Na splošno je sinteza imunoglobulinov med intrauterinim razvojem zelo omejena in jo okrepi le antigenska stimulacija (na primer intrauterina okužba). Humoralni imunski odziv ploda in novorojenčka se bistveno razlikuje od odziva starejšega otroka ali odraslega, tako kvalitativno kot kvantitativno.

Hkrati se v obdobju intrauterinega razvoja nekateri materini imunoglobulini transplacentarno prenesejo na plod. Med slednjimi ima to sposobnost imunoglobulin B. Prenos materinega imunoglobulina M na plod je mogoč le zaradi povečane prepustnosti posteljice. Praviloma se to opazi le pri ginekoloških boleznih matere, na primer pri endometritisu. Drugi razredi materinih imunoglobulinov (A, E, D) se transplacentarno ne prenašajo.

Prisotnost selektivnega transporta materinega imunoglobulina B skozi posteljico lahko štejemo za pomemben dejavnik perinatalne prilagoditve. Ta prehod se začne po 12. tednu nosečnosti in se povečuje z njenim trajanjem. Zelo pomembno je, da otrok od matere prejme širok spekter specifičnih protiteles, tako antibakterijskih kot protivirusnih, katerih cilj je zaščititi ga pred vrsto patogenov, s katerimi se je srečala njegova mati in ki so pomembni v lokalnem okolju. Prehod imunoglobulina B2 skozi posteljico je še posebej enostaven.

Očitno je, da je možen obratni prehod fetalnih imunoglobulinov in celo otrokovih limfocitov v materino kri, čeprav v neznatni količini, kar ustvarja tveganje za njeno imunizacijo proti aloantigenom fetalnih imunoglobulinov. Domneva se, da je ta mehanizem lahko pomemben pri oblikovanju mehanizma zatiranja sinteze aloantigenov s strani ploda. Imunodepresija ženske in medsebojna imunološka toleranca med nosečnostjo sta evolucijsko razviti prilagoditvi, ki kljub antigenski razliki med materjo in plodom omogočata normalen potek nosečnosti in pravočasen porod otrok.

Po rojstvu razmerje med T- in B-celicami v krvi novorojenčkov znatno niha. Vsebnost T- in B-limfocitov v periferni krvi novorojenčkov je višja in se s starostjo zmanjšuje. Omeniti velja tudi izrazitejšo reakcijo blastne transformacije - tako spontano kot stimulirano s fitohemaglutininom. Vendar pa so limfociti funkcionalno manj aktivni, kar je po eni strani razloženo z imunodepresijo zaradi snovi, ki se med nosečnostjo prenesejo iz ženskega telesa, po drugi strani pa z odsotnostjo antigenske stimulacije ploda v maternici. Dokaz za slednje je povečanje vsebnosti imunoglobulinov A in v manjši meri imunoglobulinov M pri novorojenčkih, ki so imeli intrauterino okužbo ali jo trpijo.

Zelo kompleksen mehanizem diferenciacije in "učenja" se kaže v izbiri klonov, ki so sposobni proizvajati protitelesa proti dejavnikom običajnega habitata, ali v aktivnem podaljševanju tovrstnih reakcij. Govorimo lahko o perinatalnih vidikih nastanka alergenske tolerance ali alergijske predispozicije (atopijska diateza). Razvoj tolerance na alergene (atopene) v intrauterinem obdobju poteka pod vplivom samih alergenov, ki zlahka prodirajo skozi placentno pregrado, predvsem pa s prodiranjem imunskih kompleksov alergen-protitelo. Nezmožnost alergenov in imunskih kompleksov, da bi povzročili toleranco, pogosto postane vzrok za intrauterino senzibilizacijo. V zadnjih desetletjih je prišlo do široke razširjenosti alergij na hrano, pomen intrauterine senzibilizacije pa je prepričljivo potrjen.

Med razvojem alergijske reaktivnosti imajo lahko značilnosti prvih "stikov" imunskega sistema z antigeni ali alergeni zunanjega okolja možen in pomemben vpliv. Ugotovljeno je bilo, da je že v prvih urah življenja lahko seznanitev z antigeni, povezanimi s kompetenco odzivnih verig, ki izhajajo iz citokinov ene od podpopulacij T-pomožnih celic - Th1 ali Th2, odločilna za nadaljnji razvoj atopične diateze. Prevlada produkcije Th2 ob koncu intrauterinega življenja je prilagodljive narave in je namenjena zaščiti posteljice pred morebitno toksičnostjo Th. Ta prevlada lahko traja še nekaj časa po rojstvu. V tem obdobju je opazen pojav "odprtega okna" za zunanjo senzibilizacijo in začetek stereotipa za reakcije atopične reaktivnosti. Po predhodnih podatkih lahko zaščita otroka pred stikom z alergeni ali konkurenčno izpostavljenostjo antigenom, vključno s populacijami Th-pomožnih celic, postane primer "organizirane zgodnje izkušnje" za imunokompetenten sistem, kar vodi do najučinkovitejšega preprečevanja alergijskih bolezni.

Obstaja tudi dovolj dokazov o pomenu specifičnih alergenov, ki vplivajo na novorojenčka v prvih urah in dneh življenja. Posledica takšne "zgodnje izkušnje" oziroma seznanitve z alergenom je lahko vzpostavitev klinično pomembne senzibilizacije z njenim odkrivanjem po mnogih letih življenja. V kompleksnem imunološkem prestrukturiranju primarne prilagoditve novorojenčka je evolucijsko določena vloga drugega udeleženca oziroma mehanizma prilagajanja - to so posebnosti prehrane novorojenčka, posebne funkcije materinega kolostruma in mleka že od prvih ur postnatalnega življenja.