Ugrás a tartalomhoz

Immunológia

Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

A veleszületett immunrendszer sejtjei

A veleszületett immunrendszer sejtjei

Mononukleáris fagociták: monociták és makrofágok

Ahogy erről az első fejezetben írtunk, az immunológiai folyamatokban két rendszer vesz részt. A fertőző, nem saját struktúrák felismerése a veleszületett immunrendszer feladata, míg az adaptív immunrendszer képes felismerni minden nem saját struktúrát.

A veleszületett immunrendszer sejtjei nem klonálisan megjelenő receptorok közvetítésével olyan molekuláris mintázatokat ismernek fel, amelyek mikrobák felszínén jelennek meg, de a saját sejtekre nem jellemzőek. Ilyen molekulák például a Gram--baktériumok falában található lipopoliszaharid (LPS) és bizonyos Gram+-baktériumok, valamint a gombák és vírusok felszínén található molekulák. Ezek a molekulák alkotják a patogénnel asszociált molekulamintázatot (Pathogen Associated Molecular Pattern – PAMP), míg az ezek felismerésére képes receptorok az ún. mintázatfelismerő receptorok(Pattern Recognition Receptors – PRR, 3.5. ábra, 1. és 4. fejezet.). Fontos megjegyezni, hogy a PRR-ok az evolúció során kizárólag a fertőző, nem saját struktúrák felismerésére alakultak ki, hiszen a saját molekulákkal való reakció a sejtek, ill. a szervezet pusztulásához vezethetnek. Az immunológiai felismerést számos receptorféleség biztosítja, melyek közül sok ugyanazon az immunsejten van jelen. Ezek a receptorok amellett, hogy felismerik a fertőző, nem saját antigéneket, arra is képesek, hogy megkülönböztessék a megváltozott saját molekulákat (pl. tumorosan elfajult sejtek), a hiányzó sajátot (pl. MHC-I-molekula hiánya tumorsejteken), vagy a stresszhatás következtében saját sejteken megjelenő struktúrákat is.

3.5. ábra. Mintázatfelismerő és fagocitotikus receptorok kifejeződése fagocitákon. A fagociták számos receptorféleséggel rendelkeznek, amelyek közvetítésével képesek a patogéneket azonosítani. Ezek a receptorok; a mintázatfelismerő receptorok (Pattern Recognition Receptors , PRR) valamint a fagocitotikus receptorok. A PRR-családba tartoznak a tollszerű receptorok (TLR), melyek a fagociták legfontosabb patogén érzékelő strukrúrái, valamint az LPS-receptor (CD14), a scavenger receptorok (SR) és a C-lektin receptorok (C-lektin). A C-lektin receptorcsalád fontos tagja a mannózreceptor (MR), amely a kórokozók sejtfalában jelenlévő mannózcsoportokhoz kapcsolódik. Az opszonofagocitotikus receptorok esetében, a IgG-vel vagy komplementfehérjével megjelölt, opszonizált partikulum kerül felismerésre. Az immunkomplexben lévő IgG felismerését az Fcγ-receptorok (FcγRI, FcγRII, FcγRIII) közvetítik. A C3-komplementkomponens fragmentumaival opszonizált antigént kötik meg a CR1-, a CR3- és a CRIg-komplementreceptorok. A CRIg, az immunglobulin géncsaládba tartozó fagocitotikus komplementreceptor, a máj Kupffer-sejteinek elsődleges fagocitotikus receptora. A C1q-komplementfehérjét ismeri fel a C1q-receptor (C1qR), az MBL-komplementfehérjét az MBL-R, mindkét receptornak jelentős szerepe van a kórokozók felismerése mellett az apoptotikus sejtek eliminálásában.

A fertőző, nem saját elemeket a nem fertőző struktúráktól a veleszületett immunrendszer sejtjei; a monociták/makrofágok, a dendritikus sejtek, a granulociták (neutrofil, eozinofil és bazofil sejtek), a hízósejtek és a természetes ölősejtek képesek megkülönböztetni.

Monociták, makrofágok

A monociták, a makrofágok, a neutrofil granulociták és a dendritikus sejtek fagociták, vagyis képesek különböző típusú és méretű partikulumok bekebelezésére. Közülük a makrofágokat és a neutrofileket elsődleges funkciójuk alapján hivatásos fagocitáknak is nevezik.

Az egyedfejlődés során mononukleáris sejtek először a szíkzacskóban mutathatók ki. Ezeken a makrofágokon megjelenik a mieloid eredetű sejtekre jellemző CD11c molekula, a makrofág kolóniastimuláló faktorreceptora, az FMS és a mannózreceptor (MR). A fejlődés további szakaszában, a májban zajló hemopoézis során az itt keletkező nagyszámú makrofág fenotípusa azonos a felnőttkorban keletkező Kupffer-sejtekével.

A monociták a hemopoetikus őssejtből (HSC) alakulnak ki a csontvelőben. A hemopoézis során a mieloid progenitor sejtből differenciálódó monocita elhagyja a csontvelőt, és a véráramba jut, ahol 3-7 napig kering. Bizonyos stimulusok hatására a vérpályából kilépve különböző szövetekben telepszenek meg, és véglegesen differenciált makrofágokká érnek (3.6. ábra). Kisebb részük a vérerekben marad, mint endoteliális makrofág. A szöveti makrofágok több típusa ismert. A máj Kupffer-sejtjei, amelyek a szervezett összes makrofágjának mintegy 90%-át képviselik, kulcsfontosságú szerepet töltenek be az antigének kiszűrésében, a szervezet méregtelenítésében, továbbá számos fehérjét – komplement-faktorok, akutfázis fehérjék – állítanak elő. Szintén helyben maradó (szesszilis) makrofágok a kötőszövetek hisztiocitái, a vese mezangiális makrofágjai, a csontszövet oszteoklasztjai és az agyban található mikroglia sejtek. A makrofágok másik típusa nem marad a differenciálódás helyszínén, hanem vándorolnak a szervezetben. Ilyenek a hasüregben előforduló peritoneális makrofágok és a tüdőben differenciálódó alveoláris makrofágok. A szövetekben található nyugvó makrofágok mellett a periférián kimutathatók az aktivált fenotípusú sejtek is, amelyek a szöveti stimulusok következtében fokozott működésre képesek. Ugyanakkor a nyugvó szöveti makrofágok is érzékenyen reagálnak a mikrokörnyezet veszélyt jelző szignáljaira, mint pl. LPS, különböző TLR-ligandumok, IFNγ, IL-4, IL-13 (3.5. ábra).

3.6. ábra. A makrofágok érése és aktivációja. A hemopoetikus őssejtből a mikrokörnyezeti faktorok – PU1transzkripciós faktor, GM-CSF és M-CSF – hatására keletkező mieloid progenitorok monocitákká érnek. A monociták a véráramba kerülnek, ahol néhány napig keringenek. Sejtfelszínükön EGF-TM7 receptor, Ig-domént tartalmazó molekulák, β1- és β2-integrinek, szelektinek és különböző citokinreceptorok fejeződnek ki. A keringő monociták kemokinreceptoraik tekintében különbözőek, így a szövetekbe történő migrációjukat a kemokingradiens iránti érzékenység határozza meg. A monocitákból kialakuló endotéliális makrofágok a vérérben maradnak, nagyobbik részük viszont a környező szövetekbe vándorolva nyugvó vagy stimulált makrofágként mutatható ki. A monociták az adott perifériás szövetben alakulnak véglegesen differenciált makrofággá, a szöveti faktorok hatására. Némelyek a szövetekben megtelepedve látják el feladatukat, ilyenek a Kupffer-sejtek a májban – ezek az összes makrofág mintegy 90%-át teszik ki! –, a hisztiociták a kötőszövetekben, a mezangiális sejtek a vesében, a mikroglia az agyban, az oszteoblaszt a csontban. Más makrofágok helyváltoztató, vándorló sejtek, mint pl. a hasüregi peritoneális makrofágok vagy a tüdő alveoláris makrofágjai. Amennyiben a makrofággá érést gyulladásos, aktivációs stimulus követi – LPS vagy egyéb TLR-ligandum jelenléte, IFNγ, IL-4- vagy IL-13-citokinek –, akkor a stimulált makrofágok differenciálódnak, majd aktivált makrofággá alakulnak. A nyugvó, szöveti makrofágok szintén aktiválódhatnak a gyulladásos stimulus következtében. A makrofágok aktivációja több lépésben történik, az aktivációs stimulus meghatározza a kialakuló effektorsejt funkcióit.

A makrofágok elsődleges feladata a kórokozók bekebelezése és eliminálása. A fagocitózis fontos effektor mechanizmusa a veleszületett és adaptív immunitásnak egyaránt, a kórokozók és az idegen anyagok eliminálásával a szervezet védelmét biztosítja. A szervezetben nap mint nap nagy mennyiségben keletkező apoptotikus sejtek eltakarítását is elsősorban a makrofágok végzik, megakadályozva így a saját struktúrák által indukált autoimmun folyamatokat. Mindemellett e sejtek fontos feladata a naponta nagy számban (1011) elpusztuló eritrociták feldolgozása során keletkező vas vérkeringésbe történő visszajuttatása is.

A fagocitózis felfedezése

Régóta ismert, hogy az intravénásan adott „vitális” festékeket bizonyos sejtek bekebelezik. A fagocitáló makrofágokat, endotélsejteket és a polimorfonukleáris granulocitákat közös funkciójuk alapján korábban a retikuloendoteliális rendszer (RES) sejtjei közé sorolták, majd később a monocitákat és a makrofágokat a mononukleáris fagocitarendszer (MonoNuclear Phagocyte System – MNPS) tagjaiként különítették el.

1882-ben az orosz származású zoológus, Eli Metchnikoff figyelt fel először azokra a különleges sejtekre, amelyek a tengeri csillag lárvájába fúródó rózsatüskét néhány óra leforgása alatt körülveszik. Később megfigyelte, hogy az emlősök fehérvérsejtjei között is akadnak olyanok, amelyek képesek mikrobákat bekebelezni. Ezt a folyamatot nevezte el Metchnikoff fagocitózisnak, a fagocitózisra képes sejteket pedig fagocitáknak. Két csoportját azonosította a fagocitáknak, a mikrofágnak nevezett polimorfonukleáris sejteket és a nagyobb méretű makrofágokat. Felfedezéseit 1893-ban, a Comparative Pathology of Inflammation című könyvében tette közzé, és ezzel letette a celluláris immunológia alapjait. Metchnikoff munkásságát 1908-ban Nobel-díjjal ismerték el.

A fagocitózis komplex folyamatának első lépése, hogy a fagocita a bekebelezendő „cél” (target) közelébe kerüljön, aminek során fontos szerep jut az aktivátorból származó kemokineknek (lásd 5. fejezet). Ezeknek a kisméretű „csalogató” molekuláknak a hatására a makrofágok a kemotaktikus gradiens irányába vándorolnak. Az antigénnel való reakció történhet a kórokozó cukor- vagy lipidmolekuláinak (PAMP) PRR-ok által biztosított felismerése útján, illetve az antigén opszonizációját (azaz ellenanyaggal és komplementtel való fedését) követően, Fc- és komplementreceptorok közvetítésével (3.7. ábra). Az endocitózisnak az alábbi formái ismertek: fagocitózis, makropinocitózis, klatrinfüggő és klatrinfüggetlen endocitózis (3.8. ábra). A partikulum felvételét, endocitózisát a fagocitotikus receptorok indukálják, és a folyamatot a citoplazma egyes fehérjéinek (főként aktin) átrendeződése kíséri (3.9. ábra). Az antigénnel való kölcsönhatás helyén a fagocita sejtmembránján kialakuló, ún. fagocitotikus serleggel intracelluláris organellumok membránjai, pl. recirkuláló endoszóma, ER, lizoszóma, illetve granuláris membrán fuzionálnak. Az állábakkal körülvett vakuólum lefűződésével a részecske membránnal körülvett fagoszómába kerül. A fagoszóma és a lebontó enzimeket és antimikrobiális anyagokat tartalmazó lizoszóma fúziójával alakul ki a fagolizoszóma. A fagolizoszóma citoplazmánál savasabb pH-ját a H+ ATP-áz protonpumpa tartja fenn. A fagolizoszóma-rendszer elemei a korai endoszómák, a recirkuláló endoszómák, az inaktív lizoszomális enzimeket tartalmazó késői endoszómák és az aktív enzimeket és LAMP-ot (Lysosome Associated Membrane Protein) tartalmazó, erősen savas (pH 4,5) közegű lizoszómák. A sejtfelszíni receptorok túlnyomó része az endocitózist követően néhány percen belül visszatér a sejtfelszínre, a reciklizáló endoszómák segítségével. A fagolizoszómában történik meg az antigén elpusztítása és lebontása a lizoszomális enzimek, reaktív gyökök és egyéb toxikus molekulák hatására. Az endocitózis folyamata a fagociták aktiválódását okozza, aminek következtében a sejtek számos bioaktív molekulát, elsősorban gyulladási folyamatokat szabályozó citokineket és gyulladási sejteket toborzó kemokineket termelnek (lásd 13. fejezet).

3.7. ábra. Monociták és makrofágok legfontosabb sejtfelszíni molekulái . A: A monociták és a makrofágok rendelkeznek valamennyi fagocitára jellemző antigénfelismerő és fagocitotikus receptorral. A sejtmembránban és a citoplazmában jelenlévő TLR-ek biztosítják a patogének hatékony felismerését. A C-lektin receptorcsalád tagjai, pl. a makrofág mannóz-receptor (MMR) számos patogén elsődleges receptora a fagociták felszínén. Az opszonizált antigén felvételét az opszonofagocitotikus receptorok; az FcγR-ok és a komplementreceptorok – CR1, CR3, C1qR, MBL-R, CRIg – közvetítik. Számos adhéziós tulajdonságú molekula (pl. LFA-1) található a monociták és makrofágok felszínén, ami lehetővé teszi kapcsolódásukat más immunsejtekhez és az extracelluláris mátrixhoz. A sejtek lizoszomális granulumai sokféle enzimet, antimikrobiális anyagot, reaktív oxigén és nitrogén tartalmú molekulákat tartalmaznak, ami biztosítja a felvett antigén lebontását. B: A makrofágok felszínén, aktiváció következtében megnő a patogénfelismerő és fagocitotikus receptorok, valamint az MHC-molekulák – főként MHCII-molekulák – mennyisége. A PRR és opszonofagocitótikus receptorok segítségével felvett patogén a fagocita endoszómáiba kerül, amely a lizoszómával egyesülve fagolizoszómává érik. Itt az antigén lebomlik, és bomlástermékei exocitózissal kikerülnek a sejtből. Az MHCII-vel kapcsolódó antigén eredetű peptid a sejtfelszínre kerül, és az antigénprezentációt biztosítja. Az aktivált makrofágok különböző citokinek és kemokinek termelésével szabályozzák a kialakuló immunválaszt.

3.8. ábra. Az endocitózis formái . A fagocitózis során 1 μm-nél nagyobb átmérőjű partikulumok kerülnek felvételre a különböző fagocitotikus receptorokkal együtt. A makropinocitózis nagyobb mennyiségű oldott anyag felvételét eredményezi. Mindkét folyamat aktin és egyéb intracelluláris fehérjék részvételét igényli. Bizonyos receptor-ligandum komplexek klatrinfüggő, mások klatrinfüggetlen endocitózis útján kerülnek felvételre, mindkét folyamatban szerepet kap a dynamin intracelluláris fehérje. A klatrinfüggő endocitózis során jellegzetes, klatrinfedett vezikulumokba kerül a receptorhoz kapcsolódó ligandum, a nem klatrinfüggő út esetében pedig kaveolin tartalmú membránbetűrődésekben mutatható ki. Bármely úton veszi fel a sejt az antigént, az endoszomális-lizoszomális vezikulumokba jut, ahol a proteázok által lebontott peptidek kölcsönhatásba lépnek az MHCII-molekulákkal. Endogén eredetű peptidek szintén belépnek, és feldolgozásra kerülnek a fagolizoszómában.

3.9. ábra. A fagocitózis folyamata . A fagocitózist az antigén – kórokozó mikroba, fertőzött vagy apoptotikus sejt – fagocitotikus receptorhoz történőkötődése indukálja. A kapcsolódást követő szignálfolyamatok következtében gyors citoszkeletális – elsősorban aktin- – átrendeződés zajlik le a sejtben. Az antigénnel való kölcsönhatás helyén, a fagocita sejtmembránon kialakuló ún. fagocitotikus serleg területén intracelluláris membránok fúziója figyelhető meg. A fagoszóma membránjának kiegészítésében részt vesznek a recirkuláló endoszómákból és az endoplazmatikus retikulumból (ER). Neutrofil sejtek esetében megfigyelték, hogy lizoszómák és azurofil granulumok fúzionálnak a plazmamembránnal a fagocitózis során. Az állábakkal körülvett antigén lefűződésével a részecske membránnal körülzárt fagoszómába kerül. Végül a lefűződött fagoszóma fúzionál a lebontó enzimeket és antimikrobiális anyagokat tartalmazó lizoszómával. Az így kialakuló fagolizoszómában megtörténik a patogén lebontása.

Az apoptotikus sejtek bekebelezése, gyors és folyamatos feldolgozása szintén a fagociták segítségével történik. Ez a fiziológiás folyamat nem jár gyulladással, sőt, az kimondottan káros lenne a szervezet számára. Az apoptotikus sejtek és a patogének eltérő intracelluláris feldolgozását eltérő felismerési mechanizmusuk magyarázhatja (3.10. ábra). A patogének jelentős része a fagociták TLR-jai révén kerül felismerésre, és az ezt követő endocitózis az MHC-II általi prezentációs útvonalat részesíti előnyben.

3.10. ábra. Apoptotikus sejtek és patogének TLR-szabályozott megkülönböztetésének és eltérő vezikuláris transzportjának modellje . A. Az apoptotikus sejtek olyan membránreceptorok – PS, C1q-R, MBL-R – által kerülnek felvételre, melyek nem indukálnak TLR-szignált. Az apoptotikus sejtet tartalmazó fagoszóma terminális lizoszómává érik, ami az apoptotikus sejt maradéktalan degradációját eredményezi. Az apoptotikus sejteket tartalmazó fagoszómákban az Ii-láncot lehasító proteázok nem aktiválódnak, ennek következtében antigénprezentációra nem kerül sor, és az MHCII-Ii-komplexek szintén lebontásra kerülnek. B. A TLR által felismert, majd felvett patogént tartalmazó endoszóma a TLR-szignál következtében érésen megy keresztül, ennek során hidrolitikus enzimek aktiválódnak. Az enzimek működésének következtében, az Ii-lánc lehasításával, az MHCII-molekula alkalmassá válik az antigénből származó peptidek megkötésére. Végül a degradációtól megmenekült MHCII-peptidkomplex bemutatásra kerül a sejtfelszínen. A TLR közvetítésével felismert patogének zöme megjelenik az antigén-prezentáló sejt felszínén, az MHCII-molekula közvetítésével.

A TLR-t tartalmazó endoszóma érésen megy keresztül, aminek során hidrolitikus enzimek aktiválódnak, melyek az Ii-lánc lehasításával teszik alkalmassá az MHCII-molekulát a mikrobiális peptidek megkötésére (lásd részletesen a 12. fejezetben). Ezzel ellentétben a TLR-t nem tartalmazó „apoptotikus fagoszóma” terminális lizoszómává érik, ami az apoptotikus sejt maradéktalan degradációját eredményezi.

Az endocitózis formái

Szervezetünk valamennyi sejtje képes endocitózisra, melynek során a sejt oldott anyagokat (fehérjéket, lipideket) és partikulumokat vesz fel a környezetéből. Az endocitotikus folyamatok azonban nemcsak a különböző anyagok felvételét biztosítják, de a sejtmembránfehérjék recirkulációjában és a plazmamembrán átrendeződésében is fontos szerepet játszanak. A fagociták valamennyi endocitotikus útvonalat alkalmazzák a környezetükben előforduló antigének felvételéhez. Az endocitózis a bekebelezett anyag minősége és a felvétel módja szerint történhet fagocitózissal, macropinocitózissal, valamint klatrinfüggő és klatrinfüggetlen endocitózissal..

Fagocitózisról abban az esetben beszélünk, amikor > 1 μm átmérőjű partikulumot vesz fel a sejt. A fagocitózis első lépése a specifikus és nem specifikus felvétel során egyaránt a partikulum sejtfelszíni receptorhoz való kötődése, ami aktivációs szignált jelent a sejt számára. Az intracelluláris aktin átrendeződésével lehetővé válik, hogy a fagocita állábbal körülfogja, majd bekebelezze a partikulumot a fagocitotikus receptorokkal együtt. A makrofágok rendkívüli „étvággyal” kebeleznek be akár saját méretüknél nagyobb partikulumokat is anélkül, hogy életfolyamataik sérülnének. Ez csak olyan módon lehetséges, hogy a fagoszóma membránjának kialakításához a plazmamembránon kívül a sejt intracelluláris membránrendszerei is hozzájárulnak. Kutatási eredmények bizonyítják, hogy a sejtmembrán „pótlásában”, ill. a fagoszómamembrán létrehozásában döntő szerepe van az endoplazmatikus retikulumnak, a recirkuláló endoszómáknak, a lizoszómáknak és neutrofil granulociták esetében az azurofil granulumoknak.

Makropinocitózis során nagy mennyiségű sejt közötti folyadék, illetve oldott antigén kerül felvételre aktindependens módon, és az álláb bezáródása által akár 2,5 μm átmérőjű vezikulumok is keletkezhetnek. A makropinocitózist növekedési faktorok és egyes patogén baktériumok fokozni képesek. A makrofágok és az imDC-k konstitutív makropinocitózis révén veszik fel az oldott antigén túlnyomó részét. Ezt a folyamatot számos patogén felhasználja a sejtek megfertőzésére. A fagocitózis és a makropinocitózis egyaránt igényli aktin és Cdc42, illetve Rac intracelluláris fehérjék részvételét.

A szolúbilis receptor – ligandum-komplexek felvétele elsősorban klatrinmediált módon történik. Ez az emlős sejtek legfontosabb endocitotikus útja, ami lehetővé teszi antigének, patogének, növekedési faktorok, lipidek és táplálékmolekulák felvételét. A klatrinfüggő endocitózis során a klatrin intracelluláris fehérje és adaptor molekulái irányítják a receptorligandum-komplex endocitózisát; a CCV (Clathrin-Coated-pits and -Vesicles) kialakulását és lefűződését.

A kaveolák számos sejttípus esetében megfigyelt membránbetűrődések (lásd 4. fejezet, 4.1. ábra), melyeknek az endocitózis mellett fontos szerepet tulajdonítanak jelátviteli folyamatokban és a sejtek lipidforgalmában is. A kaveolák és a lipidraftok nagy mennyiségben koncentrálják a jelátvivő molekulákat, ennek következtében meghatározó a szerepük a szignáltranszdukciós folyamatokban (lásd 6. fejezet).

Az endocitotikus úton felvett vagy a sejtből származó (endogén) fehérje egyaránt a fagocita lizoszómájába kerül, ahol a proteázok lebontják. Ilyen módon lehetővé válik, hogy az antigén eredetű peptidek MHC-II molekulákhoz kötődjenek, és az MHC-II-peptid komplexet prezentálják a sejtek.

A fagocita és a partikulum között kialakult kontaktus után azonnalcsökken a patogén felismerésével és fagocitózisával kapcsolatos gének transzkripciója a sejtben. Ugyanekkor fokozódik minden olyan folyamat, ami az antigén átalakításával és bemutatásával kapcsolatos – vagyis nő különböző citokinek, antimikrobiális anyagok, kemokinek expressziója, fokozódik a citoszkeletális elemek génjeinek kifejeződése, továbbá jelátviteli és transzkripciós faktorok aktiválódnak. A patogén által okozott stimulus mellett a gyulladással megjelenő fehérjék, citokinek és kemotaktikumok is aktiválják a makrofágok antimikrobiális funkcióját.

A makrofágok különböző stimulusok (pl. az antigén bekebelezése, különböző citokinek – elsősorban IFNγ) hatására aktiválódnak, és sejtfelszínükön megnövekszik számos receptor expressziója (3.7. ábra). Ellentétben a nyugvó sejtekkel, az aktivált makrofágok fokozott fagocitáló és mikrobaölő képességgel, gyulladást közvetítő anyagok szecernálásával és megnövekedett T-sejtaktiváló képességgel rendelkeznek. Az aktiválás eredményeként a sejteken nő az MHCII-molekulák expressziója, következésképpen antigénbemutató képességük is fokozódik. Tehát az immunválasz során a makrofágok és a segítő T-sejtek kölcsönösen hatnak egymásra, fokozva egymás aktivitását, ami végső soron a kórokozók hatékonyabb elpusztítását segíti.

A makrofágok az ún. hivatásos antigénbemutató sejtek (Antigen Presenting Cell – APC)közé tartoznak (3.11. ábra), mivel konstitutíven fejeznek ki MHCI- és MHCII-molekulákat, és a felvett és részlegesen lebontott antigént képesek bemutatni a limfocitáknak. Az MHCI-molekulák expressziója ilyenkor nő – bár kisebb mértékben, mint a másik két hivatásos antigénbemutató sejt – a DC és a B-limfocita – esetében. Lizoszomális enzimkészletük alkalmassá teszi a sejteket arra, hogy ellássák elsődleges funkciójukat; a patogén mikrobák és az elpusztult testi sejtek eliminálását.

3.11. ábra. Az antigén-prezentáló sejtek (APC) tulajdonságai . Az antigén felvételében, feldolgozásában és bemutatásában a legfontosabb szerepet a dendritikus sejtek, a B-sejtek és a makrofágok töltik be. Az antigén bemutatásához szükséges antigén-felismerő receptorokkal, antigén-feldolgozó enzimkészlettel és MHCII-molekulaexpresszióval mindhárom sejttípus rendelkezik. Az antigén felvételének lehetőségeit, a bemutatott antigén típusát és az antigénbemutató sejtek előfordulását foglalja össze az ábra.

A monociták és a makrofágok a veleszületett és az adaptív immunválasz minden fázisában – a felismerés-, az aktivációs és az effektorfázisban – egyaránt fontos szerepet töltenek be:

– Bekebelezik a legkülönbözőbb eredetű részecskéket, patogén mikrobákat, elpusztult testi sejteket, fertőzött vagy tumorossá vált sejteket. A makrofágok számos enzimet, reaktív oxigén- és nitrogén-származékokat (Reactive Oxigen Intermedier – ROI, Reactive Nitrogen Intermedier – RNI) valamint lipid eredetű mediátorokat (pl. prosztaglandinokat) termelnek, amelyek mind a kórokozók elpusztításában vesznek részt, és így megakadályozzák a fertőzés terjedését. Egyidejűleg azonban, ugyanezen folyamatok következményeként a környező, egészséges szövet is károsodhat (lásd 8. fejezet). A makrofágok e mellett az immunfolyamatok szabályozásában is igen szerteágazó feladatot látnak el (3. 12. ábra).

– A makrofágok hatékonyan ismerik fel a szervezetben folyamatosan keletkező tumorsejteket, amelyek elpusztítása többféle mechanizmussal történhet – így TNF-α, reaktív oxigéngyökök, toxikus anyagok termelésével.

– A makrofágok által termelt kemokinek a patogén támadásának színhelyére vonzzák a gyulladási folyamatok sejtjeit – főként a neutrofil granulocitákat –, míg mások (TNF-α, IL-1, IL-6) szisztémásan hatva, pl. a gyulladást kísérő láz kialakulásában játszanak fontos szerepet (lásd 8. fejezet).

– A makrofágok által termelt aktív gyökök és enzimek szövetkárosító hatásúak lehetnek, ugyanakkor számos enzim és növekedési faktor (fibroblaszt- és endotél növekedési faktor) a sérült szövetek gyógyulását segíti.

– A makrofágok hivatásos APC-ként feldolgozzák, és a T-sejteknek bemutatják az antigént, és ugyanekkor olyan citokineket is termelnek, amelyek a limfocitákat aktiválják (lásd 12. fejezet). A felvett antigén jellegétől függően a makrofágok markánsan különböző citokineket termelnek, ami meghatározza a T-sejtválasz típusát; az IL-12 celluláris (Th1) választ, míg az IL-10 humorális (Th2) választ indukál.

– Mindezek mellett a makrofágoknak különösen fontos szerepe van a folyamatosan keletkező apoptotikus sejtek eltakarításában.

3.12. ábra. Makrofágok szerepe immunfolyamatokban . A makrofágok alapvetően fontos szerepet játszanak az immunválasz minden fázisában. A veleszületett immunrendszer elemeként legfontosabb feladatuk a kórokozók és apoptotikus sejtek azonnali felismerése, bekebelezése és feldolgozása. Antigén-feldolgozó képességüket oxigénfüggő és oxigénfüggetlen mechanizmusok biztosítják. Antigén-prezentáló sejtként az adaptív immunválasz elindítói; képesek az antigénspecifikus T- és B-sejteket aktiválni. Mindemellett a makrofágok az általuk termelt különféle molekulák, citokinek, stimuláló faktorok, enzimek és aktív gyökök révén számos egyéb folyamatban is részt vesznek, pl. a gyulladás folyamatában, a tumorok elleni védelemben, szövetek újraképzésében és immunsejtek funkcióinak szabályozásában.

Dendritikus sejtek

A dendritikus sejtek (Dendritic Cell – DC) mieloid és limfoid előalakokból egyaránt kialakulhatnak. A mieloid és a limfoid DC-k eredetük, membránstruktúráik és funkcióik tekintetében is két, elkülönült sejtpopulációt alkotnak. A mieloid DC-kre (myeloid DC – myDC) jellemző a hatékony antigénfelvétel és antigénprezentációs képesség. A limfoid DC-k (lymphoid DC – lyDC) elsősorban vírusfertőzés következtében aktiválódnak, és nagy mennyiségben termelnek IFNα és IFNβ antivirális hatású citokineket.

A DC-k intenzív antigénfelvevő, átalakító és bemutató képességük révén, mint hivatásos APC-k, a specifikus immunválasz beindításában nélkülözhetetlenek (lásd 12. fejezet). A DC-k mikroszkópos képen látható vékony, faágszerű membránnyúlványokkal rendelkeznek, ezek az ún. dendritek, innen ered dendritikus sejt elnevezésük.

A myDC-k differenciálódása a csontvelőben, a monocitákkal közös prekurzor sejtből történik (3.13. ábra).

3.13. ábra. Dendritikus sejtek differenciálódása . A hemopoézis során a dendritikus sejtek (DC), monociták és makrofágok differenciálódása szorosan összekapcsolódik. A hemopoetikus őssejtből kiinduló mieloid és a limfoid fejlődési útvonalon egyaránt fejlődnek DC-k. A mieloid fejlődési út során, a mieloid progenitor sejtből granulocita-monocita közös prekurzor keletkezik a csontvelőben, amelyből az elkötelezett monocita-DC-sejtek fejlődnek. A monocita-DC-prekurzorokból (MDP) két útvonalon keletkezhetnek DC-k; egyrészt a konvencionális DC-k (cDC-k), másrészt a gyulladásos stimulus hatására monocitákból képződő gyulladásos DC-k (TNF- és iNOS-termelő DC,Tip DC-k). A cDC-ket alkotják a migratórikus DC-k (Langerhans-sejtek, a dermális DC-k, vér-DC-k) valamint a szöveti DC-k (lép-DC-k, a tímusz-DC-k, a máj-DC-k) az antigénfelvételt, -feldolgozást és -prezentációt végzik. A limfoid fejlődés során szintén kialakulnak DC-k, ezek a limfoid progenitorból keletkező pre-pDC-kből kialakuló plazmacitoid DC-k (pDC-k). A szöveti mikrokörnyezetben jelenlévő virális antigének hatására a pDC-k aktiválódnak, differenciálódnak, és nagy mennyiségben termelnek I. típusú IFN-okat. A csontvelői érést követően, a mieloid és limfoid pre-DC-k a vérkeringés útján a perifériás szövetekbe vándorolnak, ahol további differenciálódáson mennek keresztül.

A DC-k az antigén felvételének hatására érési folyamaton mennek keresztül (3.14. ábra).

3.14. ábra. Dendritikus sejtek sejtfelszíni molekulái és differenciálódásuk . Az éretlen DC-k (immatureDC,imDC) főként a patogén felismerését és felvételét elősegítő receptorokat (FcγR, CR3, CR4, TLR és C-lektin; DEC205, MR, DC-SIGN) fejeznek ki nagy számban. A környezetből érkező, veszélyt jelentő szignálok – antigénfelvétel, mikrobiális termékek, HSP, gyulladásos citokinek – a sejtek gyors aktivációját és érését eredményezik. Ez a folyamat többezer gén aktiválódását jelenti, ami a sejtek fenotípusának megváltozását okozza. Az antigén felvételét, fagocitózisát követően az imDC-k valamely közeli nyirokcsomóba vándorolva válnak érett DC-vé (matureDC, maDC). Az maDC-ken a patogénfelismerő receptorok száma csökken, fagocitózist már nem végeznek, de nagy számban fejeznek ki membránjukon MHC-molekulákkal asszociált peptideket és kostimulátor molekulákat (CD40 és B7 családba tartozó CD80 és CD86), továbbá citokintermelésük is fokozódik. Az maDC-ken megjelenik az érett sejtekre jellemző CD83-molekula. Mindezek a változások képessé teszi az maDC-ket arra, hogy hatékonyan aktiválják az antigén-specifikus, naiv T-sejtek immunválaszát.

Az éretlen DC-k (immature DC – imDC) folyamatos őrjáratot végeznek a perifériás szövetekben, ahol a szervezetbe bekerülő patogént azonnal felismerik és bekebelezik. A DC-k – hasonlóan a veleszületett immunrendszer többi sejtjéhez –, sokféle receptorral rendelkeznek a patogének felismerésére. Ezek közé tartoznak a toll-like receptorok (TLR), a scavenger receptorok (SC), a mannózreceptor (MR), a DEC-205 és C-típusú lektinreceptorok (lásd 1. és 4. fejezet). A felismerést az antigén felvétele és a DC-k aktiválódása követi. Opszonizált partikulumok esetében receptormediált endocitózissal, Fc- vagy komplementreceptorok közvetítésével valósul meg a felvétel.

A patogén felvételét követően az imDC-k egy közeli nyirokcsomóba vándorolnak, miközben számos jelentős változáson mennek keresztül, és érett DC-vé (mature DC – maDC) differenciálódnak. A nyirokcsomóba érkező maDC-k felszínén ugrásszerűen megnő az MHC-II – peptidkomplexek és a CD40-molekulák száma, illetve azoknak a kostimulátor molekuláknak (CD80, CD86) a mennyisége, amelyek más immunsejtekkel való kölcsönhatást biztosítanak. Érett DC-k jellemző markere a CD83 is. A sejtfelszíni molekulák mennyiségének változása mellett a sejt morfológiája is megváltozik, és fokozódik a migrációra való képessége. Mindemellett megnő a sejtek CCR7 kemokinreceptor expressziója, és ez által fogékonnyá válnak olyan kemokiningerekre, amelyek elősegítik a nyirokcsomóba történő vándorlásukat. Ennek a receptornak a liganduma, a MIP-3β, a kemotaktikus gradiensnek megfelelően a DC-ket a nyirokcsomó parakortikális részébe irányítja, ahol a naiv T-sejtek is jelen vannak. Az érés során a DC-k citokintermelése is megváltozik, más immunsejteket aktiváló IL-12-t és egyéb citokineket választanak ki, és a nyirokcsomóban lévő T-sejtből származó faktorok hatására érésük teljessé válik. Ezzel párhuzamosan azok a receptorok, amelyek az antigén felismerését és felvételét biztosították, (MR, DEC205) szinte eltűnnek a membránjukról. Mindezek következtében az érett DC-k az MHC – antigénkomplex bemutatásával, kostimulátor molekulák közvetítésével és IL-12-termeléssel az antigénspecifikus naiv T-sejtek leghatékonyabb aktivátorai.

A DC-k sokoldalú működésük révén mind a veleszületett, mind az adaptív immunválasz során meghatározó szerepet töltenek be. A szervezetbe kerülő patogéneket gyorsan és hatékonyan eliminálják, ugyanakkor olyan körülmények között, amikor nem éri a szervezetet antigénstimulus, immunológiai válaszképtelenséget vagy toleranciát is kiválthatnak a központi nyirokszervekben és a periférián egyaránt (lásd 19. fejezet). További fontos szerepe az éretlen DC-knek a naponta nagy mennyiségben keletkező apoptotikus sejtek folyamatos eltávolítása. A DC-knek ez a működése rendkívüli jelentősséggel bír, pl. a tímuszban, az apoptózissal elpusztult autoreaktív T-sejtek eliminálása során. A perifériás szövetekben az elpusztult saját sejtek felvételét követően toleranciát indukálnak, mivel a saját antigén nem eredményez kostimulátor molekulaexpressziót és fokozott IL-12 szintézist, következésképpen a DC-k nem váltanak ki T-sejtaktivációt.

A myDC-k különböző populációi testszerte mindenütt jelen vannak. Ezek közé tartoznak a bőrben lévő Langerhans-sejtek, az intersticiális kötőszöveti DC-k, a lép marginális zóna DC-i, a nyirokcsomók csíraközpontjában található DC-k, a tímusz-DC-k, a máj-DC-k és a vér-DC-k. Ezek a sejtek elsősorban antigénfelismerő receptormintázatukban különböznek egymástól. A Langerhans-sejt az epitélium és az epidermis jellemző antigénprezentáló dendritikus sejttípusa. Kizárólag ezekben a sejtekben kimutatható képlet a mikroszkópos kép alapján teniszütőre emlékeztető endoszomális kompartmentum, az ún. Birbeck-granulum. A Langerhans-sejtek az antigénfelvételt követően aktiválódnak, az extracelluláris mátrixszal való kölcsönhatásuk megváltozik, és a bőrből a közeli nyirokcsomókba vándorolnak, ahol a T-limfocitákkal történő közvetlen kapcsolat eredményeként tovább differenciálódnak, és antigén-eredetű peptideket mutatnak be naiv CD4+-T-sejtek számára. Ez a sejtkölcsönhatás antigénspecifikus immunválaszt vagy toleranciát eredményez. Az endocitózis önmagában nem elegendő stimulus a DC-k aktivációjának kiváltásához; kostimulátor molekulák hiányában ezek a sejtek az antigénspecifikus T-sejtek anergiáját váltják ki. Ez egyben biztosítéka is annak, hogy ha nincs gyulladás, akkor nem következik be a DC-k aktiválódása. A T-sejtválasz kiváltására csak az érett DC-k képesek, amelyek gyulladási stimulusok (pl. LPS) hatására TLR-közvetített módon vagy CD40L hatására alakulnak ki az éretlen DC-kből.

A T-limfociták csak az APC-k által bemutatott antigént ismerik fel. A DC-k ugyanakkor naiv és memória-B-sejteket is képesek aktiválni, ami IL-12, IL-6 és IL-6 R-α közvetítésével zajlik le.

A DC-k a veleszületett és az adaptív immunrendszer között teremtenek kapcsolatot, amennyiben a DC-knek, mint hivatásos APC-nek egyedülálló tulajdonságuk, hogy naiv limfoctákat képesek aktiválni, ezáltal az adaptív immunválasz indukálásában és az immunológiai memória létrehozásában is szerepet játszanak.

Granulociták

Ezeket a mieloid progenitorból származó sejteket „gyulladásisejteknek” is nevezik, mert a veleszületett immunrendszer részeként az akut gyulladásos folyamatokban játszanak szerepet (lásd részletesen a 8. fejezetben). A neutrofil granulociták a makrofágokhoz hasonlóan fontos szerepet játszanak az elhalt vagy éppen tumorossá vált sejtek, illetve az opszonizált mikrobák eltakarításában. Ezt a két sejtféleséget nagyon hatékony bekebelező képességük miatt hivatásos fagocitaként is említik. A garnulociták festődése alapján három típust különböztetünk meg; a neutrofil, az eozinofil és a bazofil sejteket (3.15. ábra). Az egyes típusok néhány jellemző sejtmembrán struktúráját a 3.3. táblázatban foglaltuk össze.

A neutrofil granulociták (polimorfonukleáris sejtek) karéjos, soklebenyű magot és jellegzetes citoplazmatikus granulumokat tartalmaznak (3.14. ábra). Ezek a sejtek jelentik az első immunvédelmi vonalat a fizikai barriereken átjutó kórokozók ellen.

3.15. ábra. Granu lociták populációi és funkcióik. A mieloid eredetű garanulociták gyulladásos stimulus hatására gyorsan mozgósítható sejttípust képviselnek. A fagocitózisra képes neutrofil sejtek fő feladata az opszonizált antigén fagocitózis útján történő elpusztítása, melyben elsősorban a komplementreceptorok és az Fcγ-receptorok vesznek részt. A sejtek citoplazmájában kimutatható granulumok – primer vagy azurofil granulumok, szekunder vagy specifikusgranulumok stb. – az antigén elpusztítására alkalmas emésztőenzimeket és antimikrobiális anyagokat tartalmaznak. Az eozinofil granulociták citoplazmájában primer éseozinofil granulumok mutathatók ki. Ezutóbbi granulumokban a parazitákra toxikus molekulákat mutattak ki, továbbá kemokineket és enzimeket is előállítanak a sejtek. Az eozinofil sejtek képesek elpusztítani a paraziták többségét az ellenanyagfüggő, sejtközvetített, citotoxikus reakció (ADCC) közvetítésével.A bazofil sejtek – a hízósejtekhez hasonlóan – rendelkeznek az IgE-t nagy affinitással kötő Fc-receptorral (FcεRI), így az allergiás reakciók effektor sejtjei. Granulumaikban az allergiás tüneteket kiváltó anyagokat raktározzák.

A neutrofileket Mecsnyikov mikrofágoknak, kis fagocitáknak nevezte. A csontvelőben naponta mintegy 1011 neutrofil granulocita keletkezik, és gyulladás hatására ez a szám megtízszereződhet. A vérben keringő neutrofil sejtek a leukocitáknak több mint 50%-át alkotják, ennek következtében a veleszületett immunitás fontos effektor sejtjei. Élettartamuk rendkívül rövid; 10-12 órát töltenek a keringésben, majd spontán apoptózis következtében elpusztulnak.

A neutrofil granulociták hatékony szerepet játszanak a szervezet bakteriális fertőzések elleni védelmében. Jelentőségüket drámai módon illusztrálja, hogy hiányuk esetében (neutropéniás állapot) sok beteg hal meg a normál esetben könnyen leküzdhető bakteriális fertőzések miatt. E sejtek fő feladata a fertőző mikrobák felismerése és bekebelezése, ami történhet a PAMP és a sejtek PRR-receptorai közötti kölcsönhatás által, ill. FcR-ek és CR1- és CR3-komplementreceptorok közvetítésével, ha a kórokozó IgG-vel vagy komplementfehérjével opszonizált formában van jelen. A neutrofil sejtekre aktív fagocitózis és a makrofágokénál erőteljesebb oxigén-burst jellemző, de oxigéntől független mechanizmusokkal is képesek elpusztítani a káros mikrobákat.

A granulocitákat patogén eredetű anyagok és különböző citokinek hatékonyan aktiválják, kemotaktikus ingerekre gyorsan reagálnak, következésképpen az akut gyulladás lezajlásának leghatékonyabb segítői (lásd 8. fejezet).

Az aktivált neutrofilekből, valamint a sérült szöveti sejtekből felszabaduló anyagok további sejteket – makrofágokat, hízósejteket, endotélsejteket – stimulálnak. Az ilyenkor felszabaduló faktorok hatására a vérben keringő granulociták anyagcsere-folyamatai módosulnak, és sejtfelszíni struktúrái átalakulnak. Ezek következményeként a sejtek kilépnek az érpályából, és a gyulladásos szövetekbe vándorolnak.

A kórokozók és a sérült szöveti sejtek eliminálásában mind az oxigéntől független enzimek (pl. a lizoszomális elasztáz, β -glükuronidáz, kollagenáz, lizozim) mind az oxigén jelenlétében működő enzimatikus rendszerek (elsősorban a NADPH-oxidáz) részt vesznek. A NADPH-oxidáz enzimkomplex a molekuláris oxigént redukálja szuperoxid-anionná, amiből további aktív oxigénszármazékok (Reactive Oxygen Intermediates – ROI) keletkeznek, köztük hidrogénperoxid (H2O2), hidroxil-gyök (OH-), hipoklorit (OCl-, 3.16. ábra).

3.16. ábra. Az „oxidatív burst” folyamata neutrofil granulocita endolizoszómás rendszerében . Az aktivált fagocitasejtek az „oxidatív burst” során, a vezikuláris membránokhoz kötött oxidázok működésének köszönhetően, a mikrobák számára rendkívül toxikus, reaktív oxigén intermediereket (ROI) állítanak elő. A szuperoxid anion NADPH-oxidázok hatására keletkezik a molekuláris oxigén redukálásával. A szuperoxidból hidrogén-peroxid (H2O2) keletkezik szuperoxid-dizmutáz (SOD) közvetítésével. A fagocitákban további reaktív gyökök is kialakulhatnak, pl. a neutrofilekben H2O2-ből és kloridionbólmyeloperoxidáz (MPO) hatására hipoklórossav (HOCl) jön létre. Az fagoszóma és eozinofil granulum fúziójával kialakuló fagolizoszómában keletkező negatív töltésű ionokat a H+ és K+ pumpa ellensúlyozza. Az erősen antimikrobiális ROI mellett, a neutrofil granulumokból származó szerin-proteázok is segítik a kórokozók lebontását. A neutrofilekből felszabaduló NET ( Neutrophil Extracellular Trap) szerin-proteázok és nukleáris elemek komplex keveréke, ami szintén hatékony eszköz a baktériumok elpusztítására.

Reaktív oxigén- és nitrogén-intermedierek (ROI, RNI) hatásai

A légzési robbanás („oxidatív burst”) a fagociták fiziológiás állapotváltozása, amely patogén érzékelésekor vagy gyulladási ingert követően alakul ki, és a sejtek ugrásszerűen megnövekedett oxigénfelvételében nyilvánul meg. A hivatásos fagociták nagy mennyiségben termelnek reaktív oxigéngyököket, melyek keletkezésének kulcsenzime, a szuperoxidot előállító NADPH-oxidáz enzimkomplex (NOX), ami elektrondonorként szerepel a reakciókban (3.16. ábra).

A NADPH-oxidázok azon csoportjába, ahova a fagocitákban megtalálható gp91phox (NOX2) tartozik, további, szerkezetileg hasonló oxidázok – NOX1, NOX3 és NOX4 – is tartoznak. A Phox-enzim nyugvó fagocitákban inaktív, de patogén vagy gyulladásos mediátor megjelenése aktiválja az enzimet, és kiváltja a ROI mitokondriumokon kívüli termelését. A mitokondriális légzési láncban oxidázok hatására termelődik kis mennyiségű szuperoxid is, ami a normális sejtműködést nem befolyásolja. A szuperoxid-dizmutáz (SOD), a kataláz- és a peroxidáz-enzimek semlegesítik a toxikus gyököknek a sejtkárosító hatását. Sod2-KO-egerekben, amelyekben nem termelődik SOD, súlyos kardiomiopátia és neurodegeneráció alakul ki.

Szintén fontos antimikrobiális hatással rendelkeznek a reaktív nitrogéngyökök (Reactive Nitrogen Intermediates – RNI), melyek közé a nitrogén-monoxid (NO), a nitrát (NO3−), a nitrit (NO2−) és a peroxynitrit (ONOO−) sorolható. Az NO a nitrogénmonoxidszintáz-enzimek (NOS) hatására keletkezik a sejtekben. A NOS-enzimeknek három izoformáját azonosították, ezek a neuronális NOS (nNOS, NOS-1), az indukálható NOS (iNOS vagy NOS-2) és az endotéliális NOS (eNOS vagy NOS-3). Az RNI vazodilatációs hatásáról, szignálfolyamatokat és immunválaszt szabályozó szerepéről is beszámoltak.

A neutrofil granulociták baktericid és proteolitikus anyagokat tartalmazó granulumai között elsődleges vagy azurofil granulumok, másodlagos vagy specifikus granulumok, zselatináz tartalmú granulumok és szekretoros vezikulumok találhatók (3.15. ábra). E sejtek citoplazmatikus granulumai nem színeződnek sem a bazofilokat festő hematoxilinnal, sem eozinnal. A korábban kialakuló és nagyobb primer azurofil granulumok mieloperoxidázt és nem oxidatív antimikrobiális anyagokat, – köztük defenzineket, katepszin-G-t és BPI-fehérjét (Baktericidal Permeability Increasing) – tartalmaznak. A később megjelenő, kisebb méretű, szekunder specifikus granulumokban laktoferrint, lizozimet, alkalikus foszfatázt valamint membránkötött citokrom-b-t mutatattak ki.

A patogének intracelluláris elpusztítását az antimikrobiális peptideket és proteázokat tartalmazó neutrofil granulumok és a fagolizoszóma fúziója biztosítja. A szerin-proteázok inaktív proenzimként szintetizálódnak, majd a DER- és a Golgi-komplexben történő transzport során aktiválódnak, és így kerülnek a sejt granulumaiba. Az antimikrobiális anyagok mellett a granulumokban nagy mennyiségben raktározódnak a sejtekre jellemző CR3- és CD66b-receptorok is.

Nemrég figyeltek meg egy új, neutrofil-közvetített antibakteriális mechanizmust, melynek során az elpusztuló sejtekből származó DNS-fragmentumok, hisztonok és antibakteriális enzimek mintegy „csapdába” esnek; létrejön az ún. NET (Neutrofil Extracellular Trap), ami hozzájárul a sejt környezetében lévő baktériumok, gombák elpusztításához (3.17. ábra).

3.17. ábra. A re aktív oxigén- és nitrogéngyökök. A fagocitasejtek aktivációja során reaktív oxigéngyököket (Reactive Oxygen Intermediates – ROI) és reaktív nitrogéngyököket (Reactive Nitrogen Intermediates, RNI) állítanak elő. Az „oxidatív burst” során a molekuláris O2-ből a NADPH-oxidáz enzimkomplex hatására szuperoxid-anion keletkezik, ami szuperoxid-dizmutáz (SOD) hatására hidrogén-peroxiddá és hidroxilgyökké alakul. A fagociták reaktív nitrogéntartalmú gyököket szintén szintetizálnak, ezek az L-arginin-ből, nitrogénmonoxid-szintáz enzimek (NOS) hatására keletkező nitrogén-monoxid, nitrition és nitrátion. Valamennyi feltüntetett reaktív gyök erősen antimikrobiális hatású.

A fagociták mikrobaölő működésének kisiklása – a patogén „megmenekülése”

Jóllehet, a legtöbb neutrofil granulocita által felvett patogén elpusztul az antimikrobiális effektor mechanizmusok következtében, vannak olyan intracelluláris kórokozók, amelyek képesek kivédeni ezeket a mikrobaölő működéseket (Salmomella typhi, Mycobacterium leprae, Clamydia pneumoniae). Bizonyos kórokozók képesek a fagoszómából kijutni citoplazmába, mások megakadályozzák a fagoszóma-lizoszóma fúzióját, és vannak olyanok, amelyek jelenlétében gátolt az oxidatív burs-t. A fertőzött sejt életidejének megnyújtása 2-4 napra szintén hatékony eszköz a patogén túléléséhez. Kísérletek bizonyítják, hogy neutrofilekben a pro-kaszpáz3, aktív kaszpáz-3 enzimmé történő átalakulása gátolt a kórokozóval fertőzött sejtekben. Az apoptotikus sejtek eltakarítása a makrofágok elsődleges feladata, így a fertőzött neutrofil sejteket is a makrofágok fagocitálják. Ez további lehetőség a patogén számára, mert így a makrofágokban tovább élhet és szaporodhat. Amint az ismert, az apoptotikus sejtek felvétele, a felszínükön megjelenő foszfatidil-szerin felismerés hatására gátolja a fagociták gyulladási citokinszekrécióját, fokozza azok IL-10- és TGF-β-termelését, így az apoptotikus sejtek gyulladás kialakulása nélkül eliminálódnak. Hasonló módon gátolt a gyulladás létrejötte azon fagociták környezetében is, amelyek kórokozóval fertőzött apoptotikus sejtet vesznek fel, és ezt a gátlást erősíti a kórokozó antiapoptotikus működése. A kórokozóval fertőzött sejtek bekebelezésének ezt a formáját nevezik csendes (silent) fagocitózisnak.

Az eozinofil granulocitáka vérben található fehérvérsejteknek mintegy 0,1-8%-át teszik ki egészséges emberekben. E sejtek jellegzetes kétkaréjú magjuk és savas festődést mutató citoplazmatikus granulumaik alapján azonosíthatók (3.15. ábra). A citoplazmatikus granulumok legfontosabb alkotóeleme a fő bázikus fehérje (Major Basic Protein – MBP), ami toxikus hatású a legtöbb féregre, aktiválja a neutrofil sejteket és trombocitákat, továbbá a hízósejtekből hisztaminfelszabadulást vált ki. A granulumokban található hasonló hatású molekula az eozinofil kationos fehérje (Eosinophil Cationic Protein – ECP) és az eozinofil eredetű neurotoxin (Eosinophil Derived Neurotoxin – EDN) is. Az aktivált sejtek granulumaiból felszabaduló anyagok képesek elpusztítani azokat a patogéneket, amelyekkel szemben a fagocitózis nem hatékony.

Az eozinofileknek nagyon fontos szerepük van a többsejtű paraziták által okozott fertőzések kivédésében. A parazitákkal fajlagosan reagáló IgE izotípusú ellenanyag, a sejtek IgE-t kötő receptorához (FcεRII, CD23) kötődik, és így ellenanyagfüggő sejtközvetített citotoxikus reakció (Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity – ADCC) alakul ki, melynek révén az eozinofilek képesek elpusztítani a paraziták többségét. Az allergiás reakciók színhelyén felhalmozódó eozinofil sejtek a túlérzékenységi reakciót követő gyulladás kialakulásában játszanak szerepet. A sejtek osztódását és differenciálódását a segítő T-sejtek Th2 szubpopulációja által termelt IL-5 váltja ki, következésképpen a T-sejtek aktivációja hozzájárul e sejtek felhalmozódásához az allergiás reakció és a parazitafertőzés színhelyén egyaránt. A parazitás fertőzéseket, az allergiás reakciót és az asztmát az eozinofil sejtszám növekedése kíséri a vérben, vagyis a betegekben eozinofília alakul ki. Ezek a mozgósított sejtek a vérből a gyulladásos szövetekbe vándorolnak.

A bazofil granulociták a többi granulocitához hasonlóan a csontvelőben érnek, majd a vérkeringésbe kerülnek, ahol számuk a legkisebb: a vér leukocitáinak kevesebb mint 1%-át alkotják. A vérben keringő bazofil sejtek a szöveti hízósejtek megfelelőinek tekinthetők, de a hasonlóságok mellett jellegzetes morfológiai különbségek is fellelhetők (3.15. ábra). Így a bazofil sejtek életideje csupán néhány nap, keringő alakjaik már nem osztódnak, míg a hízósejtek akár egy hónapig is élnek és proliferációra képesek. A sejtek granulumai bázikusan festődnek, és a hízósejtekkel azonos mediátorokat – pl. hisztamint – termelnek. Ugyanakkor vannak olyan anyagok, amelyek előállítására csak a hízósejtek képesek, ilyen pl. a heparin. A bazofil granulociták és a hízósejtek egyaránt rendelkeznek az IgE-t nagy affinitással kötő Fc-receptorral, az FcεRI-gyel (lásd részletesen a 4. fejezetben), melyet a sejtekhez kötődött IgE-vel fajlagosan reagáló allergén aktivál. Ez a sejtek granulumainak kiürülését eredményezi, ami egyrészt az allergiás folyamat kísérőjelenségeit, másrészt a paraziták elleni immunválaszt eredményezi (lásd részletesen a 18. fejezetben).

Hízósejtek

A hízósejtek – a vérsejtekhez hasonlóan – a csontvelői mieloid előalakból származnak, a keringésben azonban nincsenek jelen: különböző szövetekbe vándorolnak, és elszórtan találhatók meg a test minden tájékán, főként az erek valamint az idegnyúlványok mentén. A nyugvó sejtek Alcian-kék festéssel azonosíthatók. E sejtek a veleszületett és az adaptív immunválaszban egyaránt részt vesznek, továbbá az allergiás reakciók fő effektorsejtjei (3.3., 3.18. ábra és 18. fejezet). Az emberi hízósejtek izolálása számos nehézségbe ütközik, ezért e sejtekkel kapcsolatos ismereteink jelentős része egér és patkány eredetű sejtek vizsgálatán alapszik. Néhány jellemző sejtmembrán struktúrájukat a 3.3. táblázatban foglaltuk össze.

3.18.ábra. Hízósejtek szerepe immunfolyamatokban

3.3. táblázat - 3.3. táblázat. Granulocitapopulációk és hízósejtek jellemző sejtfelszíni struktúrái

Sejt

CR1

(CD35)

CR3

(CD11b)

LFA1

(CD11a)

C5aR

(CD88)

C3aR

Fc γ RII

(CD32)

Fc γ RIII

(CD16)

Fc ε RI

Fc ε RII

(CD23)

Neutrofil

+

+

+

+

+

+

+

-

-

Eozinofil

+

+

+

+

+

+

+

-

+

Bazofil

+

+

+

+

+

-

+

+

-

Hízósejt

+

+

+

+*

+*

-

+

+

-


*csak a szeróza típusú hízósejteken

A hízósejteknek két típusa különíthető el: a mukóza epitéliumában előforduló mukózajellegű sejtek (Mucosal Mast Cells – MMC) és a kötőszöveti hízósejtek (Connective Tissue Mast Cells – CTMC). E két sejttípus nemcsak szöveti lokalizációját tekintve tér el egymástól, hanem sejtfelszíni enzimkészletükben, továbbá granulumaik tartalmát illetően is. Azonban – hasonlóan a bazofil granulocitákhoz –,mindkétféle hízósejt rendelkezik az IgE-t nagy affinitással kötő FcεRI-gyel, így mindkettő részt vesz az allergiás reakciókban. E folyamat részleteit a 18. fejezetben tárgyaljuk.

Follikuláris dendritikus sejtek

A follikuláris dendritikus sejtek(Follicular Dendritic Cells – FDC) a lép, a nyirokcsomók és a mukózával asszociált limfoid szövet csíraközpontjaiban, a germinális centrumokban (GC) vannak jelen. Ennek a sejtpopulációnak az eredete sokáig tisztázatlan volt, mára a kutatások a sejtek mieloid eredetét valószínűsítik. Elnevezésüket a DC-kel való morfológiai hasonlóság indokolja, de valójában nincsenek kapcsolatban a DC-kel. A FDC-k nem képesek fagocitózisra, azonban Fc- és komplementreceptoraik révénaz antitesttel és komplement eredetű fragmentumokkal fedett antigént a B-sejtek számára natív formában, mintegy „fogva tartják” a csíraközpontokban, ezáltal elősegítik az immunológiai memória fenntartását (3.19. ábra).

3.19. ábra. Follikuláris dendritikus sejtek sejtfelszíni molekulái és funkciói . A hosszú membránnyúlványokkal rendelkező follikuláris dendritikus sejtek (FDC) fagocitózisra nem képesek, de a sejtmembránjukon megjelenő FcR-k (CD16, CD32, CD23) és komplementreceptorok révén (CR1, CR2) megkötik az immunkomplexben lévő és komplementfehérje-fragmentumokkal – C3b, C3d – opszonizált antigéneket. Az FDC-k elsősorban a másodlagos nyirokszervek csíraközpontjaiban vannak jelen, ahol az antigént a B-limfociták számára fogva tartják, fontos szerepet játszanak az immunológiai memória kialakításában és fenntartásában.

NK-sejtek

A természetes ölősejtek (Natural Killer – NK-sejtek) alkotják a T- és a B-limfociták mellett a harmadik limfoid sejtpopulációt (3.20. ábra és 14. fejezet). Az NK-sejtek, mint a veleszületett immunrendszer elemei, aktivációs stimulusra – pl. fertőzött vagy malignus sejtek jelenlétére – azonnal reagálnak, és elpusztítják azokat. Ezekben a sejtekben nem történik meg az antigénfelismerő receptorláncok génátrendeződése, következésképpen antigénkötő receptoruk nincs, emiatt nevezték ezeket a sejteket korábban Null-sejteknek. Az NK-sejtek antigénkötő receptorok jelenléte nélkül képesek a célsejt felismerésére és elpusztítására, innen ered a természetes ölősejt elnevezés. Ezek a sejtek az emberi vérben a leukociták mintegy 10%-át alkotják. Morfológiai szempontból is különböznek a limfocitáktól: nagyobbak, és citoplazmájuk számos granulumot tartalmaz. Hasonló morfológiai sajátosságokkal rendelkeznek a citotoxikus T-sejtek (Tc), továbbá a γ/δ-láncot hordozó T-limfociták is, de ezek citoplazmájában kevesebb azurofil granulum található.

3.20. ábra. A természetes ölősejtek sejtfelszíni molekulái és funkciói . A: A természetes ölősejtek (Natural Killer, NK-sejtek) rendelkeznek a magvas sejtre jellemző MHC-I molekulákkal, a sejtadhézióban fontos ICAM-1 és LFA1 molekulákkal, de expresszálják a leukocitákra jellemző CD45, az FcγRIII (CD16), valamint a T-sejtekre jellemző CD2 és CD8 molekulákat is. B: Az NK-sejtek aktivációját az aktiváló (Killer Activating Receptor, KAR) és a gátló (Killer Inhibitory Receptor, KIR) receptorok egyensúlya határozza meg, mindkét receptor a saját MHCI-molekulák jelenlétére érzékeny. A KIR felől érkező gátló szignál képes blokkolni a KAR által kiváltott aktiváló szignált. Ha a gátló KIR a saját sejtek felszínén jelenlévő MHCI-molekulákhoz kapcsolódik, akkor a sejtpusztító működés nem indul el, és így az egészséges sejt nem károsodik. Abban az esetben, ha a targetsejten az MHCI-expresszió gátolt, pl. valamely virális fertőzés következtében, akkor a KIR kötőhelye szabadon marad, és nem gátolja a KAR működését. Ez vezet az NK-sejt aktiválásához, ami a célsejt elpusztítását eredményezi. Ezzel az ún. hiányzó saját felismeréssel magyarázható az NK-sejtek alapvető működése, melynek során az MHCI-molekulák hiánya aktiválja az NK-sejtek ölő funkcióját. Az NK-sejteken kifejeződik az IgG-t kötő FcγRIII is, amely az ellenanyagfüggő citotoxikus reakciót (Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity– ADCC) közvetíti. A folyamat során az ellenanyag-molekulákkal „megjelölt” célsejt – fertőzött vagy tumorsejt – a NK-sejt Fc-receptorához kötődik, és ez a kölcsönhatás váltja ki a célsejt lízisét.

Az NK-sejtek képesek különbséget tenni a szervezet egészséges sejtjei és az MHCI-molekulákat nem megfelelő mennyiségben expresszáló – vírussal fertőzött vagy tumorossá fajult – sejtek között. A testi sejtek felszínén jelenlévő MHCI-molekulák mennyisége egyes, elsősorban vírusok által kiváltott fertőzések hatására, illetve tumoros transzformáció következtében ugyanis drasztikusan csökken. Az NK-sejtek effektor működését a MHCI-specifikus gátló receptorok (Killer Inhibitory Receptors – KIR), valamint az aktiváló receptorok (Killer Activating Receptors – KAR) egyensúlya határozza meg (3.20. ábra). Abban az esetben, ha a gátló KIR a saját, nem kóros sejtek membránján kifejeződő MHCI-molekulákhoz kapcsolódik, akkor ez gátló jelet közvetít a sejtnek, vagyis a sejtpusztító működés nem indul el, és így az egészséges saját sejt nem károsodik. Viszont, ha a targetsejten az MHCI-expresszió a fentiek miatt csökkent, akkor a KIR kötőhelye szabad marad, és nem gátolja a KAR működését. Ez az NK-sejt aktiválásához vezet, ami a célsejt elpusztítását eredményezi. Ezzel az ún. „hiányzó saját” (missing self) hipotézissel magyarázható az NK-sejtek alapvető működése, melynek során az MHC-I-molekulák hiánya vagy nem megfelelő mértékű expressziója aktiválja a sejtek ölő funkcióját. Tehát a KIR-receptorok elsődleges funkciója a sejtek integritásának ellenőrzésével az egészségek szövetek megóvása.

Az NK-sejtek amellett, hogy a felismerést követően rövid időn belül elpusztítják a veszélyes sejteket, jelzik a veszélyt az adaptív immunrendszer számára. Vannak NK-sejtek, amelyek kizárólag bizonyos szervekben vannak jelen, mások a keringésben találhatók, és vannak olyan anatómiai helyek, ahol többféle NK-sejttípus van egyszerre jelen, megnövelve így a védekezés hatékonyságát.

Az NK-sejtek differenciálódása az NK progenitor sejtekből (NKP) történik. Érdekesség, hogy az előalakok jelenlétét a nyirokcsomókban is igazolták; ezek a sejtek azonban sem limfocitaspecifikus, sem NK-sejtspecifikus markereket nem fejeznek ki. A csontvelőben történő érés folyamán alakulnak ki az éretlen NK-sejtek, melyek a továbbiakban aktiválódnak, és a periférián már a funkcionálisan teljesen aktív, érett NK-sejtek jelennek meg. Legfontosabb feladatuk a targetsejtek stresszindukálta változásainak az érzékelése, így pl. a fertőzött vagy a tumorosan elfajult sejtek felismerése és elpusztítása. A targetsejt eliminálása két, egymással párhuzamosan zajló folyamat eredménye: a citotoxikus reakcióban, az NK-sejtek granulumaiban lévő perforin és különböző proteázok (granzimek – granuláris enzimek) vesznek részt, ugyanakkor apoptotikus folyamatok is beindulnak, ami programozott sejthalál révén pusztítja el a célsejtet.

Az aktiváló és a gátló receptorok keresztkötése az NK-sejtekben a citotoxikus működés gátlását eredményezi (3.20. ábra és 13. fejezet). Emberi NK-sejtek esetében HLA-specifikus és nem HLA-specifikus gátló receptorokat egyaránt leírtak. Az MHC-I-t felismerő gátló receptorok két családjának tagjai találhatók meg a killersejteken, ezek az Ig-szerű receptorok (KIR), valamint a lektinek családjába tartozó receptorok (KLR). A gátló receptorok megakadályozzák a sejtek ölő működését, valamint csökkentik azok gyulladásos citokintermelését. Az NK-sejtek aktiváló receptoroknak három formája ismert (NKp46, NKp30, NKp44). Ezen kívül jelen van még az NK-sejteken az NKG2D-aktiváló receptor, amely kiegészítő és szinergikus szerepet tölt be az NCR-k mellett. Ezek mellett több koreceptor hatású molekula is kiegészíti az aktiváló receptorok működését (lásd részletesen a 13. fejezetben).

Az NK-sejtekre jellemző az IgG-t kötő Fc-receptorok egyik fajtája, a CD16-molekula is, amely az ellenanyagfüggő citotoxikus reakciót (Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity – ADCC, lásd 14. fejezet) közvetíti. Ebben a folyamatban nincs szerepük sem az MHC-I-molekuláknak, sem az előzőekben említett NK-sejtreceptoroknak. Az ADCC-reakcióban az effektor funkcióval rendelkező NK-sejt Fc-receptora révén kapcsolódik az ellenanyagmolekulák által „megjelölt” célsejthez (pl. vírussal fertőzött sejt), és ez a kölcsönhatás váltja ki annak lízisét. A CD16-molekulát szintén hordozzák felszínükön a limfociták kis populációját alkotó NKT-sejtek (Natural KillerT – NKT), amelyek NK- és T-sejt tulajdonsággal egyaránt rendelkeznek. Az NKT-sejtek szomatikusan átrendeződött αβ antigénreceptort hordoznak, de hasonlóan a γδ T-sejtekhez és a B-1-limfocitákhoz, nem rendelkeznek diverzitással. Mindhárom sejttípusnak szerepet tulajdonítanak a veleszületett és az adaptív immunitásban egyaránt.

Az NK-sejtek a természetes immunitás fontos elemei, amelyek bizonyítottan szerepet játszanak a tumorok elleni védekezésben is. Erre utal az, hogy az ún. Chédiak–Higashi-betegségben, amely az NK-sejtek hiányával jár, a limfomák fokozott gyakorisággal fordulnak elő. E betegség megfelelője beige-egerekben is megtalálható, ahol autoszomális mutáció eredményeként szintén hiányoznak az NK-sejtek, és ez fokozott érzékenységet jelent a tumorok kialakulására (lásd 21. fejezet).

A vérlemezkék (trombociták), melyek a megakariociták fragmentálódásával a csontvelőben keletkeznek, nem tekinthetők sejtes elemnek, de fontos szerepet töltenek be a gyulladás folyamatában. Különböző granulumokat, mikrotubulusokat, aktin és miozinfragmentumokat tartalmaznak. Felnőtt emberben naponta 1013 vérlemezke keletkezik, melynek mintegy 30%-át a lép raktározza. A trombociták felszínén kimutattak MHC-I-molekulákat, FcγRII-t, adhéziós molekulákat és különböző véralvadási faktorokat kötő receptorokat, amelyek fontos szerepet játszanak a trombociták aktivációja során. A vérér endotélsérülése helyén a vérlemezkék kitapadnak és aggregálódnak, granulumaik tartalma kiszabadul, ami az érfal átjárhatóságának növekedését, véralvadást és a komplementrendszer aktivációját eredményezi (lásd 8. fejezet).