אימונולוגיה - שיעורים 1-10
שיעור :01אימונולוגיה כללית – הקדמה 1 שיעור :01אימונולוגיה כללית – הקדמה המרצה :פרופ' עדית בן-ברוך המילה "אימונולוגיה" מקורה במילה הלטינית " – immunusחופשי מ ."...היא מתארת מצב בו הגוף, כמאחסן ,חופשי מזיהומים ומחלות ולכן מתייחסת למערכת המאפשרת התמודדות עם מגוון גדול של פתוגנים – חיידקים ,וירוסים ,פטריות ,וכו'. בבחינת מערכת החיסון עולה נושא ההתמודדות עם זיהומים ,אשר הוכר עוד מלפני הספירה – אז הבחינו כי רק אנשים שהחלימו ממחלה מסויימת היו יכולים לטפל באחרים שחלו בה .היה משהו שהיקנה להם עמידות .מרבית העדויות המצטברות בתחום באו מהאבעבועות השחורות .בהתפרצות מחלה זו היו נסיונות להגן על המטפלים על ידי מתן חומר מפצעי האבעבועות השחורות וראו שהדבר היקנה עמידות. ניסויים ראשונים באימונולוגיה לואי פסטר ,בסוף המאה ה ,19-ערך ניסויים בחיידקי הכולרה .פסטר הזריק את חיידקים טריים לעופות, שפיתחו את המחלה בצורה פטאלית .יחד עם זאת ,כאשר הזריק את חיידקים לא טריים הוא ראה שהעופות מפתחים מחלה קלה יותר .לאחר מכן ,כאשר הזריקו שוב לאותם עופות חיידקים טריים ,העופות לא פיתחו מחלה כלל .מכך פסטר הסיק שני דברים: • הפתוגן הישן או המוחלש מפתח מחלה פחות חזקה. • משהו מגן על העופות מפני התפתחות חוזרת של המחלה. אלו היו הממצאים המדעיים הראשונים למערכת המגנה על הגוף מזיהומים שונים .בהמשך ,כשהבינו יותר את נושא התאים והמיקרואורגניזמים ואמצעי המחקר השתכללו ,הגיעו גם ההבנות הנוספות לגבי מערכת החיסון. מערכת החיסון מערכת החיסון מגנה על הגוף מפני פתוגנים .היא צריכה להבחין בין "עצמי" ל"זר"; להגיב במהירות; וכן לזהות אלמנטים בצורה ייחודית )ספציפיות( ולפתח זיכרון .המערכת מתחלקת לשתי זרועות: המערכת החיסונית המולדת ) (innateוהמערכת החיסונית הנרכשת ) ,(adaptiveהפועלות עצמאית וגם מקיימות אינטראקציות ביניהן .למערכת יש מרכיבים הומורלים )אלמנטים מסיסים בנוזלי הגוף( ותאיים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 2 מאפייני המערכת החיסונית הכרה המערכת צריכה להבדיל בין "עצמי" ו"זר" .ההכרה צריכה להיות ספציפית ולהקנות יכולת להבדיל בין מספר גדול מאוד – מיליונים עד מיליארדים – של פתוגנים .היא מסוגלת להבדיל ברמות שוני של חומצת אמינו בודדת בין פתוגן אחד למשנהו. • המערכת מזהה עצמי וזר ,הינה ספציפית ובעלת זיהוי הבדלים קטנים במגוון רחב של פתוגנים. • המערכת דורשת שיתוף פעולה בין תאים ומולקולות ,בעלת סוגים שונים של תגובות וזיכרון. לאחר זיהוי הפתוגן מופעלים מנגנונים אפקטורים :מנגנוני פעילות .על מנת לייעל את תגובת המערכת החיסונית נדרשים שיתוף פעולה בין מולקולות ותאים רבים; למערכת יש גם מנגנוני גיבוי המאפשרים לה להגיב גם במקרים של כשלים .מבחינת מורכבותה דומה המערכת מבחינות רבות למערכת העצבית – מערכת היודעת לתת מענה מהיר וכשלונה לעיתים הוא כאין וכאפס לעומת הצלחותיה .על מנת להפיק הצלחה זו המערכת ניחנת במגוון סוגי תגובות ,המיועלות על ידי אלמנטים של זיכרון. התגובה החיסונית מערכת החיסון המולדת מבוססת על אלמנטים הקיימים בגוף החי והמאפשרים לו להגיב ללא שום תהליכים נוספים או מקדימים .ככזו ,המערכת המולדת חסרת ספציפיות .אין זה אומר שאינה מבדילה בין עצמי לזר ,אולם היא אינה יודעת להבדיל בין זר Xלזר .Y לעומת זאת ,המערכת החיסונית הנרכשת מתפתחת במהלך חיי האורגניזם .זוהי מערכת הלומדת מהנסיון ,מקנה ספציפיות לגוף – יכולת להבדיל לא רק בין עצמי וזר אלא גם בין שני סוגי חיידקים מאוד דומים .היא גם זו האחראית ליצירת אלמנט הזיכרון של המערכת. כל האלמנטים של המערכת מטרתם לזהות בין עצמי וזר. הספציפיות תא המשתייך למערכת המולדת יכול לזהות אלמנטים זרים המקיפים אותו כפתוגנים ולדעת שעליו לתקוף אותם; לעומת זאת ,במערכת הנרכשת כל תא ייתקוף פתוגן אחד באופן ספציפי .התא ש"מכיר" את העיגולים האדומים לא יוכל להכיר פתוגנים אחרים – בשביל זה קיימים תאים אחרים בעלי ספציפיות לאלמנטים של הפתוגנים האחרים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :01אימונולוגיה כללית – הקדמה 3 תאי המערכת האיור מתאר חלוקה גסה בין המערכת המולדת לנרכשת .האיור מציג חתך ברקמת עור וחיידקים החודרים דרך סדק ברקמה .בצד שמאל מופיע כלי דם ודרכו מומחש מעבר תאים מזרם הדם לרקמה הנגועה בפתוגן – זהו שלב בסיסי במערכת החיסונית ,הגעת תאים לאיזור הפגוע. תאי מערכת החיסון המולדת קיימים שלושה סוגי תאים שאחד מהם מתפצל לסוג משנה: • נויטרופיל – התא המרכזי של המערכת החיסונית המולדת .זהו תא בעל גרעין משונץ .תאים אלו מהווים 60%מתאי הדם הלבנים בזרם הדם .זהו מנגנון ההגנה הראשון כנגד פתוגנים .אלו תאים בולעניים המסוגלים לבלוע את הפתוגן ולשחרר דברים שונים לתוך הרקמה. • מונוציט – כאשר המונוציט עובר מהדם לרקמה הוא עובר התמיינות לתא בעל יכולות משופרות )מקרופג( .למונוציטים יכולות בולענות לחיידקים ופתוגנים .יכולות המקרופג דומות אך לרוב משופרות ומקצועיות לרקמה. • תא דנדריטי – תא בעל שלוחות )הדומות מעט לדנדריטים במערכת העצבים( .למרות שיוכו למערכת המולדת ,בלעדיו לא תתפקד המערכת הנרכשת .תאים אלו עוסקים בעיקר בחשיפת תאי ה T-לפתוגן, על מנת לעורר אותם להפוך לתאים הורגים ).(APCs תאי מערכת החיסון הנרכשת • תאי – Bתאים שבסופו של דבר ,לאחר תהליכי גירוי מתאימים ,יתמיינו תאים שיוצרים נוגדנים. תאי ה B-מכוסים בנוגדנים ממברנלים הקושרים את הפתוגן; לאחר הקישור הם מסוגלים לייצר הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 4 נוגדנים ספציפיים )תאי פלזמה( .תאים אלו מספקים גם תאי זיכרון מסוג Bהנשמרים לשיפור מהירות ויעילות התגובה החיסונית בפגישה שנייה באותו פתוגן. • תאי – Tתאי מוצא ,תחת תנאי גירוי מתאימים לתאים הורגים ) CTL=cytotoxic T (lymphocyteהמשמידים תאים אחרים ,דוגמת תאים שנדבקו בוירוסים )שכן בהדבקה ויראלית לא צריך לחסל רק את הויריון אלא גם את התא הנגוע( .גם תאים אלו יכולים לתת תאי זיכרון מסוג .T לתאים אלו יש פוטנציאל שלילי ביותר :אם התאים נכשלים בהכרת זר מול עצמי הדבר עלול להוביל לתוצאות מאוד חמורות. זיכרון הגרף מציג רמת נוגדנים בנסיוב ) (serumכפונקציה של הזמן .אנטיגן )או פתוגן( חודר לגוף ,והמערכת הנרכשת מתחילה להגיב ביצירת נוגדנים .נדרשים כ 14-יום על מנת להגיע לרמת נוגדנים מירבית, כאשר שיא התגובה הראשונית אינו גבוה או ארוך. תכונת הזיכרון קובעת שבחשיפה שנייה לאנטיגן, התגובה השניונית תהיה מהירה ,חזקה וממושכת יותר .הסיבה היא שתאי זיכרון מסוגים Tו B-כבר עומדים הכן לזיהוי הפתוגן. עקרון זה מבוסס על "חינוך" תאים כך שיהיו מסוגלים להגיב כנגד פתוגן; תאי הזיכרון בנוצרו בגוף במהלך החשיפה הראשונהיגיבו הרבה יותר מהר בתגובה השנייה ולא צריך לחנך אותם כמו בפעם הראשונה. הדבר דומה לתהליך החיסון :החיסון חושף את הגוף לאלמנט מסויים של הפתוגן – מומת ,מוחלש או ריקומביננטי .למרות שלא התפתחה מחלה מפתוגן פעלי ,המערכת החיסונית מזהה את הזר ומגיבה לו, מפתחת תאי זיכרון .כתוצאה חשיפה נוספת למחלה הממשית תביא לתגובה חלשה )אם בכלל( של מחלה. בגרף ניתן לראות גם שכאשר מוסיפים חשיפה לפתוגן חדש – פתוגן – Bחוזרים לנקודת ההתחלה )העקום הבהיר( :עוצמת התגובה חלשה ,איטית וצרה ,כיוון שזוהי הפעם הראשונה שהמערכת רואה פתוגן הזה. המערכת המולדת והמערכת הנרכשת המערכת המולדת קיימת עוד מהלידה אינה ספציפית לאנטיגנים – תאי המערכת אינם מתחשבים בסוג החיידק ובולעים את כולם. חמוטל בן דב תרגומים המערכת הנרכשת זקוקה לתהליך לימוד ,הכרה ויצירת תאים שיכולים לפעול כנגד הפתוגן ויצירת זיכרון. יודעת להגיב באופן ספציפי כנגד פתוגן זה או אחר. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :01אימונולוגיה כללית – הקדמה 5 איננה משתפרת בעקבות חשיפה שנייה לאותו משתפרת עקב חשיפות חוזרות תודות לתאי פתוגן. הזיכרון מסוגים Bו.T- אין זיכרון. יש זיכרון. שתי המערכות בעלות מרכיבים תאיים ומרכיבים מסיסים הפעילים בתפקודן. שתי המערכות נחוצות יחד לקבלת תפקוד מלא ואפקטיבי של מערכת החיסון – אף אחת מהמערכות אינה טובה דיה להגנה על הגוף לבדה. המערכת הנרכשת מסוגלת להגיב כנגד כל פתוגן בנמצא; היכולת להגיב קיימת מראש – היכולת של תאי Bו T-להכיר מיליון או מיליארד פתוגנים שונים קיימת מראש אולם צריכה לעבור תהליכי גירוי ושפעול על מנת שתבוא לידי ביטוי .על מנת ליצור את תאי הזיכרון ותכונת הספציפיות ,התאים צריכים לקבל מהסביבה פקטורים מסויימים שעוזרים להם לעבור פרוליפרציה .תהליכי קליטה אלו הם הגורמים לתקופת ה lag-שנראית בגרף ,האורכת כ 14-יום. התגובה החיסונית מרכיבים הומראלים התגובה ההומוראלית מתווכת על ידי פקטורים מסיסים הנמצאים בזרם הדם ונוזלי גוף .מדובר בעיקר בנוגדנים שמקורם בתאי Bשהפכו לתאי פלזמה ובמרכיב חשוב נוסף – ) complementמערכת המשלים(. הנוגדנים הם חלבונים שמכירים אפיטופ על פני האנטיגן ומאפשרים את הרחקתו .האנטיגן הוא כל מרכיב )רצוי זר( שמוכר על ידי נוגדן או תאי .Tמשמעות הדבר שבחיידק – אלמנט גדול המכיל כל מיני מולקולות על פני השטח – מולקולות מזוהות על ידי רצפטורים של תאי Bו T-בתור האנטיגנים. בתוך האנטיגן ישנו רצף קטן יותר שהוא האלמנט המזוהה הלכה למעשה על ידי תאי ה B-או ה .T-זהו האפיטופ. תאי Bו T-מכירים דרך רצפטורים את האנטיגנים של הפתוגן ובתוך האנטיגן הם מכירים אלמנט ספציפי – אפיטופ. מרכיבים תאיים התגובה התאית מתווכת בעיקר על ידי תאי .Tהיא מאפשרת ,בסופו של דבר ,הרג של מיקרואורגניזמים וגם של תאי "עצמי" שעברו שינוי – למשל עקב הדבקה בוירוס.1 בעוד שאנטיגן הוא כל מרכיב שמוכר על ידי רצפטורי תאי Tו ,B-לא כל אנטיגן הוא גם אימונוגן. אימונוגן הוא חומר המסוגל לגרום לשיפעול של מערכת החיסון ,הוא גורם לתאי Tו B-לפתח תגובה נגדו )בין אם פביתוח נוגדנים הוא הפעלת הרג( .הגוף מסוגל עם הלידה להכיר כל פתוגן ,אולם היכולת דורשת עירור; יעילות המערכת מספקת עד כדי כך שהתגובה למרבית הפתוגנים אינה מורגשת. 1תא שעבר הדבקה בוירוס עובר תהליכים שונים שמאפשרים למערכת החיסונית להכיר אותו כנגוע. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 6 כל אימונוגן הוא אנטיגן אך לא להיפך. מדוע נדרשות שתי המערכות? על מנת שתאי Bו T-יהפכו לאפקטורים הם צריכים להיות מופעלים בתהליך שאורך זמן; בזמן הזה אי אפשר להותיר את הגוף ללא הגנה .ההגנה בזמן ה lag-ניתנת על ידי המערכת המולדת ,המספקת את השלב הראשון של התגובה וההגנה .כמו כן ,ישנם אלמנטים במערכת החיסון המולדת שנחוצים על מנת שמערכת החיסון הנרכשת תוכל לפעול – דוגמת התאים הדנדריטים. המערכת המולדת מצליחה לסלק חלק ניכר מהפתוגנים ,אולם היא אינה ספציפית ואינה יוצרת זיכרון; בשל כך נדרשת במקביל המערכת הנרכשת .מאידך המערכת הנרכשת זקוקה למערכת המולדת לצורך שיפעול והגוף זקוק לה כקו הגנה ראשוני. מערכות הגנה לא-ספציפיות בבסיס ההגנה נמצא החיץ בין הגוף לחוץ :העור מהווה מחסום פיזי בעל pHחומצי בפני חדירה של פתוגנים. יחד עם זאת ,יש רקמות הפתוחות לעולם החיצון :העיכול ,הנשימה ,הרבייה .אלו מקור ההתחלה של מרבית חדירות הפתוגנים ,לצד פציעות בעור. המערכות הפתוחות לחוץ הן מערכות ריריות, המכילות תאי הפרשה אפיתליאליים .הריר המופרש ברקמות ) 2(mucusלוכד מיקרואורגניזמים ,מונע את התפשטותם ומאפשר שטיפתם החוצה .בתאי אפיתל של איברים פתוחים יש שלוחות תאיות המאפשרות ,בתנועה מסונכרנת ,לגרום לניוד הפתוגנים אל מחוץ לגוף. אלמנטים נוספים המספקים הגנה: • הפלורה הטבעית –מיקרואורגניזמים שנמצאים בפלורה הטבעית ,בעיקר במערכת העיכול ,מתחרים עם הפתוגנים על אתרי קישור לתאים ומהווים גורם תחרותי שמעכב את יכולת הפתוגנים להתיישב ולהתפתח. • טמפרטורת הגוף – אינה תמיד מתאימה לגידול הפתוגנים .כמו כן ,תגובת מערכת החיסון המולדת גורמת לעליית חום הגוף על מנת להקצין תנאים אלו. • pHנמוך – בקיבה למשל ,שלא מאפשר התפתחות מיקרואורגניזמים. 2ריריות המעי ,נזלת ,רוק ,דמעות. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :01אימונולוגיה כללית – הקדמה • 7 מתווכים כימיים – ליזוזזימים שמעכלים דופן מיקרואורגניזמים ושאר אלמנטים הנועדו לזיהוי ולטיפול. התהליך הדלקתי בחדירת גוף זר והתפתחות דלקת ,הגוף סובל מכאבים ולחץ אולם התהליך עצמו נועד להרחקת פתוגן ושיקום הרקמה .תהליכים דלקתיים הם חלק מהתגובות של מערכת החיסון. באיור ניתן לראות חדירה של קוץ דרך העור .תאים של מערכת החיסון )צהוב( מזהים פתוגנים שחדרו עם הקוץ לדרמיס ,וחודרים לאיזור הפגוע .התהליך הדלקתי מאופיין בשינויים ברקמה המיעלים את חדירת תאי המערכת החיסון לאיזור – התרחבות של כלי הדם והגדלת המרחקים בין תאי האנדותל של כלי הדם בכדי לאפשר נדידת תאי החיסון; כתוצאה מההתרחבות ישנה גם חדירות נוזלים לרקמה הגורמים לחום וכאבים ברקמה במהלך הדלקת. התהליך הדלקתי מאפשר גיוס מהיר של המערכת החיסונית לאיזור הפגוע. מערכת החיסון המולדת תאי מערכת החיסון המולדת – הקדמה שני התאים החשובים ביותר במערכת החיסון המולדת הם המקרופגים והנויטרופילים .הללו תאים בולעניים הבולעים פתוגנים ומעכלים אותם .התהליך מכונה פאגוציטוזה ,בו החיידק מוקף בשלוחות שנוצרות בתא המכניסות אותו לאברון הפאגוזום .תהליך העיכול מפרק את החיידק למרכיביו על ידי אנזימים שונים. המקרופג – ולא הנויטרופיל – לוקח חלקים מתוך המיקרואורגניזם ומציג אותם על פני השטח שלו. תופעה זו מכונה הצגת אנטיגנים. מקרופג בולע ,מעכל ומציג אנטיגנים; נויטרופיל בולע ומעכל. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 8 באיור הימני ניתן לראות נויטרופיל )צהוב( עם שלוחות הממברנה הבולע חיידק אנטרקס )כתום( .באיור השמאלי מופיע מקרופג )סגול( הבולע .E.coliאלו תאים גדולים המסוגלים לבלוע תאים אחרים ולעכל אותם .בכחול מופיע מונוציט. זיהוי ישויות זרות על ידי מערכת החיסון המולדת מערכת החיסון המולדת מסוגלת לזהות גורם כזר ,גם אם אינה יודעת מיהו הגורם; מיקרואורגניזמים נושאים מרכיבים המהווים חלק מהמבנה שלהם – אלמנטים המשותפים להם שאינם קיימים בתאי הגוף. המוטיבים מגוונים :סוכרים ,שומנים ,מוטיבים שהמערכת החיסונית המולדת יודעת שאינם מוכרים ומגרים בתאי החיסון בליעה של פתוגנים. האלמנטים האלה מכונים בשם הכולל .PAMP = pathogene associated molecular patterns ליפופוליסאכארידים ) ,(LPSהנמצאים בדופן חיידקים בלבד ,הינם דוגמה ל .PAMP-האלמנטים בתאי מערכת החיסון המולדת שמכירים את ה PAMP-מכונים PRR = pathogene recognition .receptorsהקולטנים יכולים להיות ממברנליים – קולטנים על פני השטח של מקרופגים ונויטרופילים המתווכים את הבליעה – ויש שהם מסיסים בזרם הדם. ישנן כמה משפחות של רצפטורים ,ביניהן המשפחה החשובה ביותר – .TLR = toll like receptors חלבונים אלו התגלו בדרוזופילה ונמצא שפגיעה בתפקודם התקין גרמה להפרעה בארגון הדורסו-ונטרלי של הדרוזופילה .התופעה כונתה "מוזר" ) .(tollמאוחר יותר נתגלו חלבונים כאלו גם ביונקים ולכן כונו .toll-like האיור מציג תא המבטא TLR4שמזהה LPSשל חיידק גראם שלילי TLR4 .יכול לעבור שיפעול ולהפריש פקטורים בשם ציטוקינים האחראים לשיפעול מערכת החיסון – כולל בחלקם מערכת החיסון הנרכשת. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :01אימונולוגיה כללית – הקדמה 9 קיים המגוון הרחב מאוד של ה – TLRs-ביונקים לבדם מדובר ב 11-חלבונים המגיעים לרוב בצמדים, הטרוגנים ) (TLR1+TLR2או הומוגנים ) .(TLR4+TLR4חלבוני TLRשונים מגיבים כנגד מגוון רחב של אלמנטים שונים של חיידקים המוכר על ידם .ישנם גם TLRsהמגיבים כנגד תבניות של פטריות .במקביל ,יש TLRsתוך-תאיים )יושבים על ממברנת אברון המכיל אלמנטים לדגרדציה של הפתוגנים( המזהים חומצות גרעין ויראליות .ה TLRs-מקנים הגנה רחבה מאוד כנגד מגוון פתוגנים. תאי המערכת החיסונית המולדת – נויטרופילים ומקרופגים • נויטרופילים מבצעים פאגוציטוזה לא-ספציפית ,הינם חשובים לתהליך הדלקתי ) 60%מהתאים הלבנים בזרם הדם והראשונים שנכנסים לרקמה פגועה( ומפרישים ציטוקינים )למרות שזו אינם פעילות העיקרית(. • המקרופגים מבצעים פאגוציטוזה לא-ספציפית ונבדלים מהנויטרופילים ביכולתם להציג אנטיגנים .הם יכולים לבקר פעילויות של תאי T-ומפרישים ציטוקינים ומגוון פקטורים אחרים החשובים לתפקוד החיסוני. מערכת החיסון הנרכשת במערכת זו פעילים תאי Bו .T-תאי Tקיבלו את שמם מאיבר ה ,thymus-שם התאים עוברים את שלבי ההבשלה וההתבגרות שלהם .רכישת רפרטואר הרצפטורים המאפשר להם להכיר כל פתוגן גם נעשה בתימוס .תאי Bקיבלו את שמם מהאיבר הלימפטי הראשון שזוהה באופן מאורגן – Bursa of הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 10 – Fabriciousהנמצא בעופות ומאחד בין מערכת העיכול לרבייה .באיבר זה נתגלו איים של תאי .B בגוף האדם מקור תאי Bהוא ממח העצם ).(Bone marrow • תאי Tמבשילים בתימוס )איבר דו-אונתי הנמצא מעל הלב(. • תאי Bעוברים את מרבית שלבי ההתבגרות שלהם במח העצם. יחד עם זאת ,המקור של כל תאי מערכת החיסון הוא במח העצם .לתפקוד תקין של מערכת החיסון הנרכשת נדרשים גם תאים מציגי אנטיגן ) :(APCתאי דנדריט ומקרופגים .כדי שהמערכת תפעל ביעילות נדרש שיתוף פעולה בין APCלתאי ,Tכאשר תאי Tמסייעים לתאי Bולתאים אחרים. המערכת הלימפטית באיור הבא מוצגים התאים המשתתפים בפעילות המערכת הנרכשת: • CLP = Common Lymphoid Precursor/Progenitorמספק תאי Tותאי .B • תאי Bמתמיינים לתאי פלזמה. • תאי Tמתמיינים לתאים מסייעים ) (THולתאים ציטוטוקסיים ),(TC הממשיכים להפוך לתאים הורגים ) ,(CTLשתאי המטרה שלהם הם תאים נגועים בוירוסים ,תאי גידול או תאי שתל. תאי הסיוע מסייעים לתאי Bלהפוך לתאי פלזמה ועוזרים לתאי T ציטוטוקסיים להפוך ל .CTL-כמו כן הם מסייעים בשיפעול מקרופגים .תאי הסיוע והציטוטוקסיים צריכים לראות את האנטיגן המוגש להם על פני ה.APC- חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :02המערכת החיסונית – המשך 11 שיעור :02המערכת החיסונית – המשך מערכת החיסון הנרכשת – תפקוד כדי שמערכת זו תוכל לפעול ,נדרשים שני סוגי לימפוציטים :תאי Bותאי ,Tכמו גם לתאים מציגי אנטיגן ממערכת החיסון המולדת .תאי Bהופכים, לאחר גירוי ,לתאי פלזמה מייצרי-נוגדנים ותאי T נותנים שתי אוכלוסיות – תאים מסייעים ותאים ציטוטוקסיים .התאים הציטוטוקסיים הופכים ,לאחר גירוי ושפעול נוסף ,לתאים הורגים. תאי Bמספקים את התגובה ההומורלית ,שכן הם מייצרים נוגדנים – החומרים המסיסים המתווכים את התגובה ההומורלית; תאי Tעל שני סוגיהם מהווים את בסיס התגובה התאית. התאים שבסופו של דבר פעילים בתגובה החיסונית מכונים "תאים אפקטורים" .בתאי Bאלו הם תאי הפלזמה שמייצרים את הנוגדנים .בתאי Tאלו תאי Tציטוטוקסים הורגים ותאי Tמסייעים ,אשר לאחר שיפעול מסייעים לתאי ,Bלתאי Tציטוטוקסיים ולמקרופגים. תהליכי ארגון-מחדש גנטיים יוצרים מגוון רצפטורים המתבטאים על תאי Bו T-שמאפשרים להכיר כל אנטיגן .שפעול התאים והגנים אורך מספר ימים ובסופו מתקבלים תאים אפקטורים שמסוגלים לשחרר נוגדנים ,להרוג ולזכור .תאי הזיכרון נגזרים מתאים שעברו גירוי ולכן בחשיפה שנייה לאנטיגן הם יגיבו בצורה מהיהר ויעילה יותר .זוהי מהות החיסון :החיסון מאפשר מפגש ראשון עם האנטיגן ואז התאים יכולים לעמוד במצב הכן כתאי זיכרון ,היכולים להימצא בגוף למשך עשרות שנים. תאי B התוצר של תאי Bהם הנוגדנים – antibodiesאו אימונוגלובולינים ) .(immunoglobulinsהאיור מציג מבנה סכמטי של הנוגדן :בירוק מסומנות זוג השרשרות הכבדות ) (heavy chainsובכחול שתי השרשרות הקלות ) ,(light chainsהמאופיינות לפי המשקל המולקולרי שלהן. החיבור בין השרשרות נעשה על ידי קשרים די- סולפידים .האיזור שקושר את האנטיגן הוא הקצה האמיני והאיזור שמתווך פעילויות ביולוגיות הוא הקצה הקרבוקסילי של השרשרות הכבדות .בבחינת תא Bשלא נחשף עדיין לאנטיגן ,נראה שעל פני הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 12 הממברנה הוא מכיל מולקולות נוגדן .הללו הן ) ,antigen binding receptor (mIgאימונוגלובולין שתפקידו לזהות את האנטיגן. תא Bאחד מכיל מולקולות רבות של ,mIgוכולן זהות .כל תא Bמכיל סוג ספציפי של .mIgמולקולה זו היא חלק מהרצפטור השלם ,המכונה ) .B-cell receptor (BCRלתאי Bשונים יש מולקולות mIg שונות המכירות אנטיגנים שונים ועל ידי כך התאים מספקים לגוף את אלמנט הספציפיות והגיווניות של הכרת האנטיגנים. הספציפיות ניתנת על ידי כך שכל תא לימפוציט מכיר אנטיגן אחד בלבד ,ומתוך רפרטואר תאי הB- מתקבלת היכולת להכיר הרבה מאוד אנטיגנים. אין זה אומר שלא יתקיימו שני תאי Bשמכירים אותו אנטיגן; אבל הרצף של הרצפטור יהיה שונה ,למשל על ידי הכרת אפיטופים שונים על פני אותו אנטיגן או שינויים קטנים מאוד ברצפטור המאפשרים להכיר את אותו אפיטופ .כמו כן בעת תגובה חיסונית ישנה פרוליפרציה של תאי Bמסוג מסויים – הסוג המייצר את הנוגדן המבוקש. תגובת תא Bמתחילה בחשיפה לפתוגן המכיל אנטיגנים – או אפיטופים מסויימים )מסומנים בירוק( .הנוגדן הממברנלי מכיר את האפיטופ המתאים לו על פני הפתוגן .כתוצאה מההכרה התא עובר תהליכי שיפעול והופך לתא פלזמה .בתור שכזה הוא משחרר נוגדנים מסיסים שהמבנה שלהם דומה למבנה של האימונוגלובולין הממברנלי .הדמיון הוא באיזור קשירת האנטיגן )קצה .(N ה BCR-השלם מודגם באיור משמאל .ניתן לראות את זוג השרשרות הכבדות וזוג השרשרות הקלות ,כמו גם יחידה להעברת סיגנל המורכבת משתי שרשרות Ig-alpha :ו.Ig-beta- הן בעלות זנב ציטופלזמטי ארוך ומשופעלות לרוב על ידי זירחון. כאשר האימונוגלובולין הממברנלי ,כתוצאה מהכרת האנטיגן, עובר שינוי קונפורמטיבי ,הוא מסוגל לגרום לשינוי בשתי שרשרות יחידת העברת הסיגנל .שימו לב שלאימונוגלובולין עצמו יש זנב ציטופלזמטי מאוד קצר אשר אינו יכול להעביר את האות או לעבור זירחון .לאחר השיפעול מתחילים תהליכי העברת סיגנל ויחד עם אותות מתא Tמסייע תא ה B-יהפוך לתא פלזמה. תאי T תאים אלו מתחלקים לשני סוגים :מסייעים וציטוטוקסים .כשם שלתאי Bיש רצפטור הקושר אנטיגן ,גם לתאי Tיש רצפטור המכונה ) .T-cell antigen receptor (TCRהמולקולה אינה אימונוגלובולין, חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :02המערכת החיסונית – המשך 13 אלא מולקולה אחרת מבחינות רבות; יחד עם זאת ,היא משתייכת למשפחת immunoglobulin-like ,structureכלומר מכילה קשרים די-סולפידים רבים בדומה לאימונוגלובולין .כמו בתאי ,Bכל תא T מבטא סוג אחד של ) TCRבכמויות גדולות( .הגוף מכיל רפרטואר תאי Tהנבדלים ב TCR-שלהם. עובדה זו מאפשרת את הספציפיות והמגוון של מערכת תאי ה .T-בזרם הדם נמצאים סוגים רבים של תאי Tהמכירים אנטיגנים שונים ,כל תא T מכיר אנטיגן אחד באופן ספציפי. האיור משמאל מציג TCRמסוג אלפא-בטא בעל מבנה דמוי-אימונוגלובולין. כ 5%-מתאי Tמבטאים שרשרות אחרות מסוג גמא-דלתא ,בעלות יכולת שונה מבחינה תפקודית. כמו בתאי ,Bגם כאן הרצפטור לבדו אינו מסוגל להעביר סיגנל .במקרה של תאי ,Tיש כמה שרשרות העוזרות להעברת הסיגנל :זטא ,החשובה ביותר, גמא-אפסילון ואפסילון-דלתא .3לכל תאי Tיש קומפלקס בשם CD34 המורכב ממגוון שרשרות שלכולן זנבות ציטופלזמטיים ארוכים ,כך שהעברת הסיגנל דורשת זירחון של השרשרות האלו ,המתבצע על מוטיבים קבועים המכונים ITAM (immunereceptor tyrosine-based activation ) .motiveאותו הדבר נכון גם לתאי .B תגובת תאי הT- תגובה זו מורכבת יותר מזו של תאי .Bכאמור ,תאי Tמתחלקים למסייעים וציטוטוקסיים ,כאשר הם נבדלים ביניהם במולקולות .co-receptorsתאי T מסייעים מכילים קו-רצפטור CD4ולתאי T ציטוטוקסים יש .CD8 3לא אותם גמא-דלתא מרצפטור גמא-דלתא! .CD=cluster of differentiation 4מינוח זה מייצג מולקולות שמאפיינות תאים .תאי Tלמשל מזוהים לפי העובדה שכל תאי Tמבטאים ,CD3ולכן בעזרת נוגדן anti-CD3ניתן לזהות אותם .נוגדני anti-CD4או anti-CD8מזהים תאי T מסייעים או ציטוטוקסים .המולקולות האלו חשובות לתפקידם של התאים ונקשרות למולקולות אחרות המכונות MHC ) (Major Histocompatability Complexהמתחלקות לטיפוס Iוטיפוס .(class I & class II) II הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 14 כדי שמערכת החיסון תעבוד נדרש שיתוף פעולה בין לימפוציטים לתאים מציגי-אנטיגנים ).(APC ה ,APCs-אשר הממברנה שלהם מודגמת באיור, מבטאים מולקולות MHCמטיפוס Iאו .IIבחלק התחתון של האיור מופיעות ממברנות תאי – T מסייעים וציטוטוקסיים. MHC class Iעל APCמסויים )מצד ימין( מציג את האנטיגן )עיגול אדום( לתאי .Tתא T הציטוטוקסי מכיל TCRו .CD8-על מנת שתא T יוכל להכיר את האנטיגן באמצעות ,TCRהאנטיגן צריך להיות מוגש על ידי ה) MHC-במקרה של Tציטוטוקסים מדובר בטיפוס .(Iנוצר קומפלקס ה- ,TCRאנטיגן ו .MHCלקומפלקס נקשר CD8היוצר קשר עם MHCהמחזק את הקשר עוד יותר, מעביר את הסיגנל ומוביל לשיפעול התאים .ברקע ,כמובן ,קיים CD3ליד ה ,TCR-המשתתף גם כן בתהליכי העברת הסיגנל. • תאי Tציטוטוקסים רואים אנטיגן המוגש על ידי MHC class Iבנוכחות .CD8 • בתאי Tמסייעים התהליך דומה אך המולקולות שונות TCR :רואה אנטיגן המוגש על ידי MHC class IIבנוכחות .CD4 תאי Tציטוטוקסיים יכולים לראות את האנטיגן כשהוא מוצג על ידי MHC class Iבתאים מודבקים ויראלית 5ובנוכחות .CD8לאחר קבלת עזרה מתאי Tמסייעים הם ישופעלו ויהפכו לתאי Tהורגים – ההורגים תאים שהודבקו על ידי אותו הוירוס. MHC class Iמבוטא כמעט בכל רקמות הגוף, תאי הגוף ,עובדה המבטיחה שכמעט כל תא שעובר הדבקה ויראלית יוכל להציג את האנטיגן לתאי Tציטוטוקסיים. המקרים הקלאסיים בשבילם המערכת נועדה הם מקרים של הדבקה ויראלית ,כאשר MHC class Iמציג אנטיגנים אנדוגנים :לאחר שהוירוס מדביק את התא והתא מתחיל בייצור החלבונים שלו ,העוברים עיכול ושבירה לפפטידים קטנים, הפפטידים האלה מוצגים על ידי MHCעל פני התא ולכן מקור האנטיגנים הוא אנדוגני – נובע מתוך התא. 5תאי ,altered selfמבטאים אנטיגנים של הוירוס כתוצאה מתהליכים מסויימים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :02המערכת החיסונית – המשך 15 זיכרו שהאימונוגלובולין של תאי ,Bלעומת זאת ,מזהים בתא השלם אפיטופים ספציפיים. מנגנון ההתקפה של תאי Tציטוטוקסיים יכול להתקיים גם כנגד תאי שתל )עובדה העומדת בבסיס דחיית שתלים( ובתאי גידול .על מנת שתתקיים תקיפה של גידול חובה שתא הגידול יבטא אנטיגנים שיוכרו כזרים ,עובדה המהווה את המכשול הגדול ביותר של המערכת בתקיפת גידולים. יש לציין כי MHC class I & IIאינם יוצאים לעולם על פני השטח ריקים אלא מחוברים לחלבון ,גם אם חלבון עצמי; אולם כל תאי Tשעשויים להכיר MHCהנושאים חלבוני עצמי מושמדים ,במערכות תקינות ,בשלבים עובריים של ההתפתחות ,בתהליך החינוך של תאי .Tהנותרים הם רק תאי Tהמכירים אנטיגנים זרים בלבד. תאי Tמסייעים האיור הבא מציג תא ,APCהמכיל גם MHC class Iוגם .MHC class IIה MHC class II-קיים רק בתאים מתמחים להצגת אנטיגנים ).(APCs הללו מראים את האנטיגן לתאים מסייעים בנוכחות .CD4 ה ,APCs-המסוגלים להציג אנטיגנים על MHC ,class IIהם התאים הדנדריטים ,המקרופגים ותאי .Bהם מכניסים אנטיגנים או מיקרואורגניזמים מבחוץ .6האנטיגנים עוברים תהליכי פירוק בתא ומוצגים על MHC class IIלתאי Tמסייעים. הפפטיד שנישא על MHC class IIגדול מעט יותר. בחדירה של וירוס יש לשפעל גם את תאי T המסייעים וגם תאי Tהציטוטוקסים .השיפעול אינו נעשה על ידי אותו רצף פפטיד :בתא מודבק ,הוירוס ייצר חלבונים שיוצגו על גבי .MHC class I במקביל ,בליעה של הוירוס עצמו מאפשרת עיכולו והצגת אנטיגנים שלו על גבי MHC class II המפעיל תאים מסייעים ,העוזרים בשיפעול תאים ציטוטוקסים שזיהו אנטיגן שהוצג על class I ויכולים כעת להפוך לתאים הורגים. סלקציה שיבוטית 6מדובר בתאים בולעניים אפקטיביים ,ולכן הם בולעים סוגים שונים של מולקולות ופתוגנים .תאי Bתופסים אנטיגנים בעזרת האימונוגלובולינים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 16 הפריקורסור של התמיינות הלימפוציטים מסוג Bיוצר רפרטואר של תאים המכילים אימונוגלובולינים שונים המכירים אנטיגנים שונים .כאשר תא מסויים ,המכיר את אנטיגן ,Aמכיר את האנטיגן ועובר שיפעול הוא יכול לקבל עזרה מתאי Tמסייעים ולעבור התרחבות שיבוטית )קלונלית(. התאים מתחילים להתרחב ולהתרבות בשבט בו כולם זהים ומכילים אותו אימונוגלובולין .בסופו של דבר הם יתמיינו סופית לתאי פלזמה ויפרישו נוגדן הזהה לאימונוגלובולין על פני השטח שלהם – כלומר כזה המסוגל להכיר רק את אנטיגן .A במקביל ,תא המכיר אנטיגן Bצריך להיתקל באנטיגן על מנת לעבור שיפעול ,התרחבות והתמיינות סופית לתאי פלזמה המפרישים נוגדנים לאנטיגן .Bאותו התהליך מתרחש גם בתאי .Tבסופו של תהליך מתקבלים תאי פלזמה TCL ,ותאי זיכרון. בהסתכלות על זרועות המערכת החיסונית ,מטרת תאי Bלהילחם בפתוגנים חופשיים ותאי T ציטוטוקסים הורגים תאים מודבקים. ציטוקינים ציטוקינים הוא שם רחב למולקולות המתווכות את הקשרים בין זרועות מערכת החיסון .הציטוקין היא מולקולה אל המופרשת מחוץ לתא והיכולה ,דרך רצפטורים ,להשפיע על התא עצמו )פעילות אוטוקרינית( או על תא סמוך )פראקרינית(. כתוצאה מגירוי ,מופרשים ציטוקינים הפועלים על תאי מטרה המציגים רצפטורים מתאימים ,משפעלים בהם גנים והופכים אותם לתאים אפקטורים. קיימים מספר סוגי ציטוקינים TNF ,IFN ,CSF :ו.IL- באיור הבא ניתן לראות את תהליך שיפעול תאי ה T-המסייעים עצמם .השיפעול דורש הצגת אנטיגן על MHC class IIבנוכחות .CD4ה APC-מציג את האנטיגן על MHCמתאים; CD3 ,TCRו CD4-על תא Tרואים את האנטיגן ,מזהים אותו והתא משופעל .לאחר שפעול הוא מפריש ציטוקין IL-2הגורם בעיקר לפרוליפרציה .כתוצאה יש עלייה בייצור תאים מסייעים ובביטוי הרצפטור ל) IL-2-פעילות אוטוקרינית( הגורמת להתרחבות שיבוטית .התא המתקבל הוא .activated T helper cell חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :02המערכת החיסונית – המשך 17 באיור ניתן להבחין בצמד נוסף של מוקולות – ) CD28המבוטא על תאי (Tו) B7-המבוטא על ,(APCשמטרתו להוסיף לקישור ולסטימולציה ההדדית בין התאים .התאים העיקריים שמציגים B7 כמולקולת גירוי-הדדי הם ,APCsכאשר החשובים ביותר במובן זה הם התאים הדנדריטים. תא Bגם יכול להציג אנטיגנים ,כאשר הוא תופס אנטיגן באימונוגלובולין ,מכניס אותו לתא ומציג אותו על ,MHC class IIלאחר תהליכי הפירוק של האנטיגן ,לתאי Tמסייעים. תאי ה T-המסייעים משופעלים וכעת יכולים להפריש ציטוקינים ,דוגמת IL-2המאפשרים את ההתרחבות השיבוטית של תאי ה .B-תאי Bיעברו הגברה של הרצפטור ל IL-2-ופרוליפרציה ויהפכו בהמשך לתאי פלזמה. שיפעול תאי Tציטוטוקסיים לשם כך נדרשת אקטיבציה הדדית של תאי T ציטוטוקסיים ,המבטאים CD8אך אין להם יכולת הרג ,ותאי Tמסייעים ,שיעזרו לציטוטוקסים להפוך ל .CTLs-האיור מציג תא דנדריטי – המבטא MHC class I & IIוכAPC- יכול להציג סיגנל לגירוי-הדדי ).(co-stimulatory signal תא Tמסייע )תכלת( רואה בנוכחות CD4את האנטיגן המוצג על MHC class IIעל ידי התא הדנדריטי .התא מתחיל לעבור שיפעול ,הכולל ייצור של .IL-2במקביל ,על התא הדנדריטי יוצג האנטיגן לתאי הT- הציטוטוקסיים )ורוד( – דהיינו על MHC class Iבנוכחות של CD8וסיגנל לגירוי-הדדי. כל אחד מהאלמנטים עובר שיפעול .תא ה T-המסייע מתחיל בשחרור ציטוקינים המאפשרים התרחבות שיבוטית של תאי ה T-הציטוטוקסים ובהמשך מעבר למצב תאי Tציטוטוקסים הורגים .לאחר שהתא הציטוטוקסי הפך ל ,CTL-הוא יחפש תאים בגוף המציגים לו את האנטיגן על ,MHC class Iכלומר תאים שהודבקו על ידי אותו ויריון ,ואותם הוא יהרוג. האיור הבא מדגים את הרשת הנוצרת בין התאים: הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 18 חשיפה של תאים מסייעים ל MHC class II-עם אנטיגן משפעלת בהם פרוליפרציה עקב הפרשת .IL-2 ההפרשה עוזרת לפרוליפרציה של תאי Tמסייעים ,תאי Bשהופכים לתאי פלזמה וזיכרון ותאי T ציטוטוקסים שהופכים לתאים הורגים. סיכום נדרש שיתוף פעולה בין מערכת החיסון המולדת והנרכשת .בהתבוננות באינטראקציות ניתן לראות ולהבין את שיתוף הפעולה הזה :מערכת החיסון המולדת מבצעת את הצגת האנטיגנים דרך מקרופגים ותאים דנדריטים ומפרישה ציטוקינים המשפעלים את מערכת החיסון הנרכשת; מאידך ,תאי Tמסייעים יכולים להפריש ציטוקינים העוזרים להתרחבות המערכת המולדת – דוגמת IFNγהגורם לעלייה של MHC class I & IIעל פני .APCsבצורה זו תאי Tמסייעים ,לאחר שהופעלו על ידי ,APCsעוזרים לתאים אלו להציג אף יותר אנטיגנים – וכך מתקבלת מערכת משוב חיובי להגברת מערכת החיסון. אנטיגנים ואימונוגנים • אנטיגן הוא מרכיב ,לרוב זר – ורצוי שיהיה זר – המוכר על ידי נוגדנים ותאי ,Tדהיינו מוכר על ידי מרכיבים של מערכת החיסון הנרכשת .מרכיבים המוכרים על ידי TLRומערכת החיסון המולדת אינם מכונים אנטיגנים. • אימונוגן – אלמנט המסוגל לשפעל תגובה חיסונית .היכולת של חומר להיות אנטיגן אינה בהכרח אומרת שהוא יוכל לשפעל את המערכת החיסונית לפעילות אימונולוגית .אנטיגן יכול להיות אימונוגן חלש או כלל לא .כל אימונוגן הוא אנטיגן אך לא כל אנטיגן הוא אימונוגן. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :02המערכת החיסונית – המשך 19 אלמנטים שונים משפיעים על יכולתו של אנטיגן לשמש גם כאימונוגן: • הגודל של מולקולת האנטיגן משפיע על היכולת לגרום בהמשך לתגובה חיסונית טובה. • ככל שהאלמנט רחוק יותר מבחינה פילוגנטית מהגוף המאחסן ,הוא רחוק יותר ממוטיבים שהיו עשויים להיקשר לרצפטורים של תאי Tו B-בשלבים הראשוניים של ההתפתחות ,ולכן משפיע על יכולתם להציג רצפטורים לאנטיגן. • בניגוד ל TCR-ול ,BCR-התאים העצמיים אינם מבטאים מולקולות MHCמסוג יחיד .כל תא בגופנו יכול להציג מגוון מולקולות MHC class Iשונות ,והמגוון שלהן נקבע על ידי הרפטואר הגנטי .המגוון המתאפשר על ידי הגנום קובע את היכולת של אנטיגן להפוך לאימונוגן .היכולת של הגוף להגיב תלויה בהרבה סוגי מרכיבים המצויים בגוף מבחינה גנטית וגם מוכתבים על ידי הפתוגן עצמו. האנטיגנים אינם מוכרים בשלמותם :הם מכילים איזורי זיהוי מוכרים ,שהם האפיטופים ) Antigenic .(determinatesהאפיטופ יכול להיות רצף חוזרני במולקולת האנטיגן וכן אנטיגן אחד יכול להציג מגוון אפיטופים; כל אפיטופ יכול להיות מוכר על ידי מגוון תאי Tאו .B האיור \ מציג דוגמה להכרת אפיטופ .באיור מופיעים חלקים מהאנטיגן והנוגדן והמיקוד הוא באיזור האינטראקציה של אחד מקצות .Nניתן לראות את המגע ההדוק מאוד שנוצר בין האימונוגלובולין לבין האפיטופ שעל האנטיגן .קיימת התאמה מבנית טובה בין ההאפיטופ לבין איזור הקישור של האימונוגלובולין. האימונוגלובולין מכיר את האפיטופ כפי שהוא; לרוב ההכרה נעשית על בסיס חומצות אמינו הידרופיליות .האפיטופ יכול להיות משני סוגים: • אפיטופ לינארי – רצף מסויים של חומצות אמיניות בחלבון מוכר על ידי הנוגדן .דה-נטורציה או שינוי סטרוקטורלי אינם מונעים בעיה בהכרת הנוגדן את האפיטופ מסוג זה. • אפיטופ קונפורמטיבי – כאשר המולקולה נמצאת בקיפול נכון ,האפיטופ הוא צבר חומצות אמיניות הנמצאות מרחבית באותו מקום עקב קיפול החלבון והן מהוות את האיזור המוכר על ידי האימונוגלובולין .דה-נטורציה של החלבון או כל שינוי סטרוקטורלי אחר באיזור האפיטופ תבטל את יכולת הזיהוי של הנוגדן את האפיטופ. לעומת זיהוי האנטיגן על ידי תאי ,Bשנעשה על גבי הפתוגן השלם ,אפיטופים של תאי Tהם פפטידים הנוצרים כתוצאה מאיכול הפתוגן ומוצגים על גבי .MHCכאשר יש להציג אנטיגנים על ,MHC class I & IIהתוצר הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 20 המוצג על פני ה MHC class I vs. II-אינו זהה ,כי המקור אינו זהה .קומפלקס ההכרה של תאי T מורכב יותר מאשר בתאי ,Bשכן נדרש קומפלקס של .TCR-peptide-MHC הטבלה הבאה מסכמת את ההבדלים בין האפיטופים של תאי Bלעומת .T תאי B תאי T מערכת רצף בינארי של קומפלקס משולש של ,TCRאנטיגן ו- הממברנה. .MHC קשירת אנטיגן מסיס אפשרי. לא אפשרי. הצגת האנטיגן לא נדרשת. נדרשת. המרכיב הכימי של מכירים חלבונים, האנטיגן פוליסכרידים וליפידים. אינטראקציה עם האנטיגן אפיטופ תגובות חזקות בעיקר נגד חלבונים ,אך מסוגלים להכיר גם ליפידים או גליקוליפידים במצבים מאוד מסויימים.7 נגיש והידרופילי ,לרוב לרוב לינארי ,פפטיד קטן שנמצא בתוך קונפורמטיבי. חריץ מסויים של מולקולות ה.MHC- 7ה TCR-מסוג אלפא-בטא מהווים 95%מהרצפטורים של תאי ,Tאך יש גם 5%של רצפטורי גמא-דלתא .אלו הרצפטורים המסוגלים לזהות ליפידים או גליקוליפידים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :03המערכת ההמטופוייטית 21 שיעור :03המערכת ההמטופוייטית המטופוייזה – שם כללי לתהליכים של יצירה והתפתחות של כל תאי הדם – לבנים ,אדומים וטסיות .תאי הדם הלבנים מכונים בשם הכולל לויקוציטים או ) ,WBC (=white blood cellsוהם כוללים את הלימפוציטים )תאי Bו (T-ומגוון גדול של תאים נוספים )מקרופגים ,נויטרופילים ,תאים דנדריטים וכולי( .סוג התאים השני הוא האריתרוציטים ).(RBC = red blood cells תאי גזע כל סוגי התאים של מערכת החיסון וה RBC-נובעים מתאי גזע המכונים תאי גזע המטופוייטים )במקרה של מערכת החיסון(. תאי גזע הם תאים לא-ממויינים ) (undifferentiatedהמהווים מוצא למגוון תאים אחרים .תאים אלו גם יכולים לעבור תהליך של חידוש עצמי ) :(self renewalכל תא גזע שמתחלק יוצר תא אחד שיישאר תא גזע ותא אחד שיעבור התמיינות במידה הולכת וגוברת. מכל תא גזע ,שאין רבים מהם ,בחלוקה תא אחד נשאר תא לא ממויין ותא שני מתחיל לעבור, כתוצאה מחשיפה לכל מיני מרכיבים ,דיפרנציאציה לתא יותר ממויין בעל מאפיינים מסויימים ותפקידים אותם עליו למלא. תאי גזע המטופוייטים הם התאים שנותנים את כל סוגי ה .WBC & RBC-הם נמצאים במח העצם ,יש להם יכולת לחידוש עצמי ,והם לא מחוייבים לאנטיגן – אין עליהם עדיין שום מולקולה שמאפיינת אותם כתאי ,T ,Bמונוציטים או כל דבר אחר. תהליך ההמטופוייזה תהליך זה מתחיל בשק החלמון העוברי .כאשר בוחנים הריון באדם ,בין החודשים ה 3-ל 7-בהריון שיווי המשקל של קיום התהליך מתחיל לנוע מהשק לכיוון הטחול והכבד ,אשר הופכים לאיזורים בהם מתחילה יצירת תאי הדם .החל מהחודש השביעי להריון התהליך מבוצע כמעט לחלוטין במח העצם. מח העצם מצוי בתוך העצמות .תאי הגזע ההמטופוייטים ) (HSCנחשפים לתאים ולמרכיבים מסיסים המצויים בסביבתם ומבקרים את תהליך הדיפרנציאציה שלהם .תאי מח העצם העסוקים בתהליך זה – היוצרים קשר פיזי עם תאי הגזע ומפרישים פקטורים המשפיעים על ההתמיינות – מכונים תאי סטרומה .השילוב בין הפקטורים המופרשים השונים מביא להתמיינות .תאי הסטרומה כוללים תאי שומן ,אנדותל ,פיברובלסטים ועוד. מח העצם מצוי בחלל העצמות .תהליך ההתמיינות נעשה ,באדם בוגר ,בעצמות הארוכות של הגפיים ובעצמות השטוחות הנמצאות בגולגולת ,באגן ,בצלעות החזה ועמוד השדרה. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים 22 אימונולוגיה -שיעור1 תהליך ההתמיינות תא גזע מתחלק ואחד מתאי הבת ,המיועד להתמיינות ,יוצר – Projenitorsתאי אב היכולים להיות לימפואידים או מיאֵ לואידים ,המתחילים את השורות הלימפואידיות והמיאלואידיות ,בהתאמה. התאים המיאלואידים שונים במאפייניהם מהלימפואידים והם שייכים בעיקר למערכת החיסון המולדת. בניגוד לתא הגזע ,לפרוג'ניטור הלימפואידי או המיאלואידי יש מחוייבות :כל פרוג'ניטור ייתמיין רק לתאי השורה המתאימה לו .למעט מקרה אחד שפורסם לא מזמן ב ,Science-לא ידוע על היפוך המחוייבות הזו. בשלב תאי האב )פרוג'ניטורים( קיימת מחוייבות לגורל למרות שאלו עדיין תאים לא ממויינים. תאי הגזע ההמטופוייטים מהווים חלק קטן מאוד מתאי מח העצם – פחות מ .0.01%-למרות זאת הם מספקים מוצא לכל התאים להם זקוק הגוף .תהליך יצירת התאים הבוגרים הוא תהליך רב-שלבי במרבית המקרים, במיוחד כאשר מדובר בתאי Bו .T-מבחינה מספרית ,אדם בוגר מכיל 50x106תאי גזע המטופויטים וחלקם יכולים ליצור מספר גדל מאוד של תאים בסיכומו של דבר – עד 1013תאים. תאי האב והשורה הלימפואידית בסופו של תהליך התבגרות התאים משורה זו מתקבלים תאי Tמסייעים וציטוטוקסיים .תאים אלו ,בסוף הדרך ,הם תאים ממויינים עם רצפטורים CD4/CD8 ,CD3והם תאים בוגרים שעדיין לא ראו פתוגן: אלו בדיוק התאים היוצרים את רפרטואר תאי Tבעלי ה TCR-השונים .כאשר התאים האלו יוצאים חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :03המערכת ההמטופוייטית 23 מהתימוס הם תאים בוגרים שמסוגלים, בהינתן הגירוי הנכון ,לעבור אקטיבציה, פרוליפרציה ולהפוך לתאים אפקטורים ותאי זיכרון. סוג תאים נוסף הוא תאי ,Bההופכים מתאי הפרוג'ניטור לתאי Bבוגרים. תהליך ההתמיינות מתנהל כמעט בשלמותו במח העצם .כמו כן תאי האב מתמיינים לתאים דנדריטים 8 ותאים נוספים בשם )NK (natural killer Cellsהמהווים את קו ההגנה הראשון כנגד זיהום ויראלי. משמאל :תמונות מיקרוסקופיה של סוגי התאים השונים :הלימפוציטים לרוב בעלי גרעין גדול ודופן דקה; תא בחלוקה; ותא פלזמה ,שהוא תא גדול מאוד ועשיר בנוגדנים. תא הגזע אינו מחוייב – הוא אינו מכיר אנטיגן ואינו מסוגל להגיב לו באופן ספציפי .יחד עם זאת ,בהמשך נוצרים תאים מחוייבים אבל נאיבים/בתוליים – תאים שהם בוגרים אך עדיין לא פגשו אנטיגן .להבדיל מהתאים הנאיבים לחלוטין ,לתאים אלו יש רצפטורים ממברנליים לאנטיגן ולכן למרות שטרם נתקלו בו והפכו מחוייבים אליו עקב האקטיבציה ,הם מחוייבים לתפקידם כתאי Tעל ידי הרצפטורים .כאשר ייפגשו באנטיגן התאים האלו יהפכו לתאים בשלים – .primedלאחר שנוסף על פגישת האנטיגן הם גם יעברו שיפעול ,הם יהפכו לתאים אפקטורים ובמקביל ייצרו את תאי הזיכרון. 8חושבים שיש לפחות סוג אחד של תאים דנדריטים שמוצאם מהשורה הלימפואידים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים 24 אימונולוגיה -שיעור1 תאי האב והשורה המיאלואידית הפרוג'ניטור יוצר שורה שלמה של פרוג'ניטורים נוספים .הללו ימשיכו לעבור דיפרנציאציה וכל אחד מהם ייתן תא מסויים במתכונתו הסופית. הפרוג'ניטור הגרנולוציטי-מונוציטי ,למשל ,יעבור התמיינות למונוציטים ולנויטרופילים .תאים אלו שייכים למערכת החיסון המולדת – אך אינם מהווים את כולם )תאים דנדריטים ו NK-מהקו הלימפואידי( .משורה זו נוצרים כמה סוגי תאים ,בעיקר פגוציטים וגרנולוציטים .בעוד שהמונוציטים ) (mono-nuclear phagocytesבעלי גרעין עגול בעל מבנה רגיל ,לתאים האחרים בשורה ש גרעינים שונים – ניתן לציין את לנויטרופיל שגרעינו משונץ מאוד )המאפשר זיהוי קל של התאים במיקרוסקופ(. כמו כן ניתן לראות שהם מכילים גרנולות – וזיקולות המכילות סוגי אנזימים שונים או מרכיבים הידרוליטים אחרים ,ועל כן ם מכונים גרנולוציטים או ) .PMN (poly-morpho-nuclearsחלק מהגרנולוציטים הם פגוציטים .סוג תא נוסף הוא תא Mastהדומה מאוד לבאזופיל אך נמצא ברקמות במקום בזרם הדם ואחראי לתגובות אלרגיות. בהפקה של תאי דם מונונוקליארים מדם היקפי הכוונה היא למונוציטים וללימפוציטים. כל תהליכי המעבר מפרוג'ניטור לתאים בוגרים וממויינים מבוקר על ידי ציטוקינים או פקטורים מסיסים אחרים ,דוגמת האריתרופוייטין האחראי ליצירת תאי דם אדומים .פקטור זה ניתן לאנשים הסובלים מאנמיה כדי להאיץ יצירת תאי דם אדומים .כמעט על התהליכים מבוצעים במח העצם )למעט הבשלה סופית של לימפואידים המתרחשת בתימוס(. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :03המערכת ההמטופוייטית 25 מונוציטים נמצאים בזרם הדם ,תאים בולעניים היוצרים פאגוזום – הם מקיפים מיקרואורגניזם ובולעים אותו בתוך וזיקולה המכונה פאגוזום – המתאחה עם הליזוזום לפירוק המיקרואורגניזם .לאחר האיכול של המיקרואורגניזם התא מציג אנטיגנים על .MHC תאים אלו יכולים להיכנס לרקמות ,שם הם עוברים התמיינות נוספת למקרופגים .אלו תאים גדולים ומשוכללים יותר מבחינת יכולת ההרג .הם נמצאים בכל הרקמות ,גם אם במספרים קטנים ויכולים יכולים לעבור הפעלה נוספת ) activated .(macrophagesזוהי אינה הפעלה תלויית אנטיגן אלא נובעת ,למשל ,מעצם בליעת הפתוגן או מכך שתאי Tמסייעים שחררו ציטוקינים מתאימים דוגמת IFNהמגביר את ביטוי .MHC class I & II המקרופגים נחלקים לשמות שונים ,בהתאם לרקמות בהן הם נמצאים .יש לזכור כי הם מבצעים פאגוציטוזה ,משחררים חומרים אנטימיקרוביאליים וציטוטוקסיים ,מעבדים אנטיגנים ומשחררים ציטוקינים. נויטרופילים תאים דומים למקרופגים )מאותו פרוג'ניטור( .יחד עם זאת ,בעוד שמקרופגים נדירים בזרם הדם, הנויטרופילים מהווים חלק ניכר – - 50-70% מהלויקוציטים )תאי הדם הלבנים שנמצאים בזרם הדם( .הדבר נובע מכך שהם מנגנון ההגנה הראשוני ביותר :יש להם יכולת פאגוציטוזה מעולה וכמותם הגבוהה מבטיחה שהגוף לא יהיה חשוף לפתוגן באופן חמור לפני שתופעל מערכת החיסון הנרכשת .הם מכילים גרעין משונץ ,גרנולות אנזימים כמו בפגוציט; אלו תאים בולעניים היעילים יותר לרוב ממקרופגים אולם הם לא מציגים אנטיגן. אוזינופילים תאים בעלי גרנולות אבל כמעט ואין להם יכולת פאגוציטוזה. פעילותם בעיקר בהרג של פרזיטים שונים :הפקטורים המופרשים תוקפים את הפרזיט ביעילות גבוהה מאוד .הם נמצאים בעיקר ברקמות הפתוחות אל החוץ )רקמות נוקוזליות ,נשימה הפרשה ועיכול( .הם התאים האחראים ,בין השאר ,לאסטמה. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 26 באזופילים מצויים בזרם הדם באחוז נמוך .משתתפים ,יחד עם תאי ,Mast בתגובות אלרגיות )אלא שבאזופילים נמצאים בזרם הדם ותאי Mastנמצאים ברקמות( .מכילים גרנולות המשחררות בעיקר היסטמין ,הגורם למגוון תופעות כמו התרחבות כלי דם ותופעות אלרגניות. תאים דנדריטים התא הפרוג'ניטור מספק מוצא לארבעה סוגי תאים דנדריטים: הפלסמציטואיד פריקורסור הוא זה שיש לו מקור מיאלואידי וכנראה גם מקור לימפואידי .התאים הדנדריטים קולטים את האנטיגנים ונושאים אותם לבלוטות הלימפה ולטחול ,שם יציגו אותם לתאי .T תאי לנגרהנס נמצאים ברקמות אפיתליאליות ותאים אינטרסטיצ'אלים נותנים תאים דנדריטים בוגרים .תאים דנדריטים לא-בוגרים נמצאים ברקמות, ולאחר בליעת הפתוגן הם רוכשים יכולת תנועה לבלוטות הלימפה והטחול. מקור ארבעת הסוגים הוא בתאי הגזע ההמטופוייטים והם החשובים ביותר מבחינת הצגת האנטיגן ,מפני שהם אלו המוכנים מראש לתת סימן פוסט-סטימולטורי של .B7בנוסף יש תאים פוליקולריים )"זקיקיים"( שמקורם אינו ממח העצם ותאי גזע המטופוייטים :תאים דנדריטים פוליקולריים יוזכרו בתהליך ההפעלה של התאים בבלוטות הלימפה והטחול ,הם תאים מציגי אנטיגן שלא בקומפלקס הקלאסי של MHCאלא בקומפלקס אנטיגן-נוגדן. סיכום הטבלה מציגה את התאים הנמצאים בזרם הדם :ה- RBCהם העיקר וה WBC-נמדדים ,בבדיקות דם, הן מבחינת כמות אבסולוטית והן מבחינת אחוזים. הלימפוציטים מהווים 20-40%מתאי זרם הדם והם בעיקר תאי .T חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :03המערכת ההמטופוייטית 27 מספר ה WBC-עצום ונוצר מחדש מדי יום; מכאן שהמערכת ,שהיא מאוד אקטיבית ודורשת אנרגיה רבה ,עובדת הרבה וקשה .חלק מהתאים נמצאים במצב פונקציונלי ימים ספורים בלבד – קצרי החיים ביותר הם הנויטרופילים ,אשר במעבדה למשל אפילו לא ניתן לעבוד איתם יותר מכמה שעות לפני שהם מתפרקים .תאי Tו ,B-לעומת זאת ,יכולים לנוע לבין משך קצר או ארוך המתפרש על מספר שבועות )למעט תאי זיכרון – היכולים לשרוד גם שנים רבות( .אורך החיים של RBCהוא כ 120-יום. CD = Cluster of Differentiation המונח CDהוא .Cluster of differentiationאלו מולקולות מאפיינות של תאים מסויימים במערכת החיסון ,כאשר האפיון נובע מתפקיד המולקולות המשפיע על תפקיד התא CD3 :מאפיין תאי Tברמת דיוק כזו שניתן להשתמש בו כסמן להפרדת תאי CD4 .Tמשמש בקישור של תאי TמסייעיםCD8 , משמש בקישור של תאי Tציטוטוקסיים. היום ידוע שיש מולקולות שמתבטאות על יותר מסוג תאים אחד ,וגם הן מכונות .CDחלקן ספציפיות ואחרות פחות ,לכולן תפקוד גם אם הוא לא ידוע למדע כיום. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 28 שיעור :04האיברים של המערכת החיסונית הקדמה וסיכום תאי המערכת החיסון תהליכי המטופוייזה הם תהליכי היצירה של תאי הדם – ביניהם תאי מערכת החיסון. תאי מערכת החיסון מתחילים להתמיין מתא גזע המטופוייטי שיכול לתת מוצא לכל סוגי תאי הדם )לבנים ואדומים כאחד( .תאי הגזע הינם בעלי חשיבות גדולה מאוד ,שכן הם אחראים ליצירת תאים חיוניים ביותר להמשך תפקודו התקין של הגוף .לתאים אלו יש גם חשיבות קלינית: • אנשים בעלי חסר גנטי באלמנטים נחוצים כמו תאי Bו T-מקבלים תאי גזע שישקמו את מערכת החיסון. • חולי סרטן עוברים טיפולים אגרסיבים של כימותרפיה והקרנה המשמידים את מח העצם של החולה. הם יכולים לקבל תאי גזע המטופוייטים המסוגלים להביא לשיקום מערכת החיסון של החולה. • תאי גזע בדם או בחבל הטבור הם מעט יותר בוגרים מאשר במח העצם .כאשר קוצרים תאי גזע מזרם הדם ניתן לעורר יציאה של תאי גזע ממח העצם לזרם הדם ולאסוף אותם לפי מרקרים ספציפיים. התאים נותנים מוצא לתאי הדם דרך פרוג'ניטורים )תאי אב( מיאלואידים ולימפואידים .בשורה הלימפואידית נמצאים תאים מונו-נוקליארים )לימפוציטים כמו Bו T-ופאגוציטים מונו-נוקליארים(. בשורה המיאלואידית ישנם פולי-נוקליארים .קיימים תאים נוספים בשורה הלימפואידית – Large ,Granuar Lymphocytesהמכילים גרנולות החשובות לתפקודם. מכלול תאים זה מאפשר ,באמצעות האינטראקציות והפעילויות שלהם ,כיסוי מצבים רבים של חשיפה לפתוגן כך שבמרבית המקרים המערכות השונות עוזרות אחת לשנייה והקשרים בין סוגי התאים השונים מאפשרים את הפעילות המוגברת והיעילה ביותר של מערכת החיסון. איברי מערכת החיסון שימו לב :תאי מערכת החיסון המולדת אינם דורשים אקטיבציה ולכן הפרק הבא עוסק בעיקר בתאי המערכת החיסונית הנרכשת ותהליכי ההבשלה והאקטיבציה שלהם. • איברים לימפואידים ראשוניים )– (Primary/Central התימוס ,איבר דו אונתי שנמצא מעל הלב; מח העצם הנמצא בחלל העצמות הארוכות ,השטוחות והקובואידיות .המיוחד באיברים אלו הוא שבהם מתקיימים תהליכי ההבשלה וההתבגרות של תאי מערכת החיסון – השלבים הראשונים המובילים לתאים מחוייבים לאנטיגן .התאים היוצאים מאיברים אלו ,לאחר שלבים שונים של חשיפה לפקטורים ותהליכים שונים ,הם תאים שמכירים אנטיגנים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :04האיברים של המערכת החיסונית 29 ההמטופוייזה מתקיימת במח העצם ומפיקה את כל תאי הדם הלבנים והאדומים .ההתבגרות של תאי ה B-חלה בעיקר במח העצם; נדרש מספר שלבים קטן יחסית לאחר היציאה ממח העצם שממשיך את ההבשלה .ההתבגרות של תאי ה T-מושלמת בתימוס .התאים שיוצאים ממח העצם – הם תאי B במקרה זה – והתאים שיוצאים מהתימוס )תאי ה (T-הם תאים בוגרים בעלי היכולת להכיר אנטיגן. הם מבטאים את האימונוגלובולין הממברנלי )ה BCR-וה .(TCR-יש להם היכולת להגיב לאנטיגן לאחר מעבר בשלבי אקטיבציה שונים .יחד עם זאת יש לזכור כי התאים שיוצאים ממח העצם ומהתימוס הם נאיבים – עדיין לא פגשו אנטיגן. • איברים לימפואידים שניוניים ) – (Secondary/Peripheralמגוון רחב של איברים הכוללים את :בלוטות הלימפה ,9הטחול ,השקדים ,התוספתן ,צברים גדולים במערכת העיכול של לימפוציטים ) (Peyer's Patchesוצברים רבים נוספים של לימפוציטים באיברים הפתוחים אל החוץ .כל אלו הם חלק מהמערכת הלימפטית ,הכוללת צינורות לימפה העוברים בכל רחבי הגוף במקביל למערכת כלי הדם. המיוחד באיברים הלימפואידים השניוניים הוא שהם תופסים אנטיגן שחדר לגוף ובהם חל תהליך גירוי תאי ה B-וה .T-במקומות אלו חל השינוי ִמתאים נאיבים לתאים שהם Memory- .effectorsאותם תאי Bו T-נאיבים שהגיעו דרך זרם הדם או צינורות הלימפה ממח העצם והתימוס נחשפים כאן לאנטיגן ועוברים את תהליכי האקטיבציה הדרושים .ביציאה מאיברי הלימפה השניוניים הם כבר תאים אפקטורים או תאי זיכרון. חלק מהנוזל הזורם בכלי הדם בורח לרקמה שסביבו .חלקו נאסף חזרה אל כלי הדם; עם זאת ,את מרבית האיסוף מהרקמה חזרה לכלי הדם עושה המערכת הלימפטית. הקפילרות של המערכת הלימפטית פתוחות אל הרקמה ואוספות את הנוזלים מהרקמה )לצד דברים נוספים – אנטיגנים ,תאי Tו (B-והנוזל הולך ומצטבר בכלי לימפה הולכים וגדלים .בדרך הנוזל עובר דרך צורות ארגון של איברים לימפטים שניוניים. צורת ארגון אחת היא – Lymphoid follicleצבר תאים מציגי אנטיגנים; צורת ארגון מסודרת יותר היא בלוטת הלימפה ) .(Lymph nodeבסופו של דבר הנוזל נאסף למקומות בהם נמצאים לימפוציטים ו APC-שמקורם בזרם הדם וברקמות. 9איברים לאקטיבציה של תאי Bו ,T-המתנפחים בעת זיהומים ומפוזרות ברחבי הגוף. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 30 נוזל הלימפה יכול להכיל אנטיגנים ,לימפוציטים ותאים דנדריטים הנישאים למקומות בהם תוכל להיות תגובה – דהיינו הצגת אנטיגן לתאי ה T-בתימוס )ליצירת תאי Tמסייעים החיוניים לאקטיבציה של תאי Bותאי Tציטוטוקסיים(. לימפוציטים המכירים אנטיגן פוגשים אותו בבלוטה ונעצרים בתוכה ,עוברים תהליכי אקטיבציה ופרוליפרציה והופכים להיות תאים אפקטורים .רק לאחר מכן הם יוצאים מהבלוטה.10 היציאה מהבלוטה נעשית דרך כלי הלימפה האיפרנטי ) .(Efferent lymphatic vesselהתנועה בכלי המערכת הלימפטית אינה נעשית על ידי משאבה כי אם בכוח התכווצות שרירים ברקמה ושסתומים חד כיוונים בצינורות המאפשרים תנועה חד-כיוונית בלבד של הנוזל. הקפילרות הלימפטיות עשויות שכבה חד-תאית בעלת מרווחים קלים בין התאים המאפשרים חדירת נוזל את כלי הלימפה מהרקמה .יש לציין כי אל בלוטות הלימפה יכולים להגיע לימפוציטים גם דרך כלי הדם ,כאשר אל הטחול האנטיגנים והתאים נכנסים מזרם הדם בלבד. זהו ההבדל העיקרי בין בלוטות הלימפה והטחול :בלוטות לימפה אוספות אנטיגנים מהפריפריה כדי לאפשר תגובה ולכן הן פזורות לאורך הגוף; הטחול מנקז אנטיגנים מזרם הדם בלבד .חיידק הנמצא בזרם הדם )בקטרמיה( מובא אל הטחול כדי לאפשר אקטיבציה של הלימפוציטים .התאים היוצאים לאחר אקטיבציה מבלוטות הלימפה מתנקזים לכלי לימפה גדולים – Thoracic duct & Right lymphatic ductהמתנקזים לכלי הדם .התאם שיצאו מהמערכת הלימפטית מתנקזים בסופו של דבר למערכת הווסקולרית, משם הם יכולים לנוע בכל הגוף. • רקמות לימפואידיות שלישוניות – המקום בו נעשת חדירת הפתוגן ומאוחר יותר הפעולות האפקטוריות .במקרה של חדירת וירוס למערכת הנשימה מתקיימים תהליך איסוף הוירוס כאנטיגן לבלוטות הלימפה האיזוריות ,תהליך אקטיבציה של תאי Tמסייעים וציטוטוקסיים וחזרה של הציטוטוקסיים )בעיקר( למקום חדירת הוירוס על מנת להרוג תאים הנוגעים על ידי הוירוס. תהליך ההרג לא קורה בבלוטות הלימפה אלא באיזורי החדירה של הפתוגן .הרקמות החשובות ביותר מבחינה זו הן הרקמות המוקוזליות – הפתוחות אל החוץ ,אליהן חודרים הפתוגנים ושם מבוצעות 10תהליך זה אורך מספר ימים ולכן נדרש זמן להתפתחות התגובה הראשונית לפתוגן. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :04האיברים של המערכת החיסונית 31 הפעולות האפקטוריות .באיזורים אלו יש תאים אפקטורים ותאי זיכרון העומדים הכן לחשיפה חוזרת לאותו אנטיגן .במידה מסויימת )לא רבה( יכולים להיות תאי פלזמה מייצרי נוגדנים ,מקרופגים הפזורים בכל האיזור ,תאי .NK איזורים אלו הם האיזורים בהם מתקיים התהליך הדלקתי ,שמטרתו להביא לאיזור פעילות חיסונית מואצת מאוד .הם כוללים את העור ,אפיתל המערכות המוקוזליות )רבייה, נשימה ועיכול( ,הכבד ובמידה מסויימת גם המוח. להשלמת התהליך מתבצעת הפצה-מחדש של הלימפוציטים ):(lymphocyte recirculation תאי Bו T-נאיבים מסתובבים בגוף ומחפשים את האנטיגן שיפעיל אותם .הם מסתובבים בעיקר במערכת הדם )ומעט במערכת הלימפטית( ,למשך כ 30-דקות .חלקם הגדול עובר בטחול והשאר עוברים בבלוטות הלימפה ,מחפשים אנטיגנים ויוצאים חזרה למערכת הדם )בהיעדר אנטיגן( או עוברים אקטיבציה )בהימצאות אנטיגן(; חלקם הקטן עובר, לאחר אקטיבציה ,גם לרקמות השלישוניות .חלק קטן מהתאים ברקמות השלישוניות חוזר לבלוטות .העקרון המרכזי הוא מעבר בלתי פוסק מזרם הדם ,אל הבלוטות והטחול וחזרה לזרם הדם. רפרטואר הלימפוציטים בגוף מכיל כ 1/105-תאים המזהים פתוגן נתון .כדי להגדיל את הסיכוי לפגישה בין הלימפוציט לאנטיגן מבוצעים תהליכי הפצה-מחדש אלו .לימפוציט יחיד עובר הפצה מחדש 1-2פעמים ביום. יש לזכור כי מקרופגים נמצאים ברקמות ומונוציטים נעים בזרם הדם. נויטרופילים נמצאים בזרם הדם ,יכולים לחדור לרקמות ומתים לאחר מספר ימים. מח העצם מח העצם הוא רקמה מלאה חללים ,הנחלק למח עצם אדום ומח עצם צהוב .מח העצם האדום הוא זה שבו מתקיימים תהליכי ההמטופוייזה .עם הגיל מח העצם האדום הופך למח עצם צהוב ,העשוי בעיקר תאי שומן. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 32 בהסתכלות היסטולוגית על מח העצם האדום ניתן לראות תאי שומן )בלבן( וצביעה לסוגי תאים שונים – חלקם בעלי ברק אדמדם )תאי דם אדומים( ,כחול כהה )גרעיני תאי דם לבנים( ותאים גדולים סגלגלים שהם מטאקריוציטים )ייתנו את הטסיות( .התמונה מראה כיצד מח העצם מכיל תשלובת של סוגי תאים שונים. התימוס התימוס מגיע לגודלו המירבי )ביחס למשקל הגוף( בזמן הלידה .מניסויים בבעלי חיים ידוע שהוצאת התימוס לפני הלידה היא ליתאלית ,כי בסמוך ללידה מתקיימים תהליכים נמרצים של הבשלת והתבגרות תאי ה.T- התימוס מגיע לגודלו המקסימלי בסביבות גיל 10שנים )באדם( – גיל ההתבגרות .מכאן והלאה גודלו יורד והרקמה שבו משתנה והופכת מלאה יותר בתאי שומן .בסופו של דבר הוא הופך לאיבר קטן יותר ופחות פעיל. חשוב לזכור שעד שלב זה כבר נמצאים תאי זיכרון רבים בגוף ולכן ירידת רמת הפעילות וגודל התימוס מגובה על ידי נוכחות תאי Tזיכרון וכנראה יצירה של תאי Tבמקומות נוספים ) .(extra-primicבאדם מבוגר כנראה שבכל זאת יש משמעות לירידה בתפקוד התימוס ,שכן אנשים זקנים חשופים יותר למחלות וזיהומים. בתמונת חתך של התימוס ניתן לראות את הקפסולה בהיקף )אדום( המכילה שלוחות-מחיצות פנימיות בשם .Trabecullaבקצה הטרבקולה יש כלי דם דרכם תאי ה T-הנוצרים בתימוס יוצאים אל זרם הדם. האיור מציג גם תאי אפיתל )ורוד( ותאים דנדריטים )סגול( .התימוס מחולק בגסות לשני איזורים :הקורטקס )האיזור החיצוני הקרוב לקפסולה( ומדולה .בתוך התימוס מופיעים )תכלת( תאי ,Tשבשלבי ההתפתחות הראשונים שלהם מכונים תימוציטים .תאי Tבתימוס צריכים לעבור שלבי הכנה רבים לקראת הפיכתם לתאים אימונו- קומפטנטים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :04האיברים של המערכת החיסונית 33 באיבר זה מתקיימים תהליכי ברירת ה ,TCR-על ידי סלקציה חיובית ושלילית )חיסול תאים המכירים אתה"עצמי" ושימור תאים מזהי אנטיגן זר( .מכל תהליכי התימוס 95% ,מתאי התימוס מתים ולא עוברים תהליכים אלו בהצלחה. מבחינה אנטומית ניתן לראות שככל שהתא המתפתח בוגר יותר ,הוא מצוי עמוק יותר במדולה; התאים הצעירים נמצאים באיזור הקורטקס .תימוציט הוא תא Tצעיר .העיגול המקוקוו הוא תא תימוציט מת – התימוס מלא תאים מתים שעברו מוות אפופטוטי כאשר תהליך החינוך ,הסלקציה והמוות של תאי T מושפעים מתאים הנמצאים בסביבת תאי ה.T- הסטרומה של התימוס היא הרקמה התומכת שהמגע שחלק מתאיה יוצרים עם תאי Tוהפקטורים שהיא מפרישה הם הגורמים לתהליכי ההתבגרות של תאי ה .T-הסטרומה היא הסביבה הקרובה לתאי ה.T- היא מכילה תאי אפיתל ותאים דנדריטים )היכולים ליצור קשר הדוק ופיזי עם תאי ה .(T-בסטרומה מתקיימים תהליכים אינטנסיבים של הצגת אנטיגן כדי לברור תאים המכירים עצמי ולהשמיד אותם. תהליכים אלו הם תהליכי סלקציה שלילית כנגד מי שמכיר עצמי; קיימים גם תהליכי סלקציה חיובית למי שמכיר .MHC גם בזרם הדם יש תהלכי סלקציה פריפריאלית כנגד תאים מזהי עצמי .מחלות אוטו-אימוניות נגרמות מהתחמקות מתהליכי סלקציה אלו. בלוטות )קישוריות( לימפה – Lymph Nodes האיור הבא מציג את מבנה בלוטת הלימפה. כלי אפרנטים לימפה ) (Afferentמכניסים את נוזל הלימפה לבלוטה ,בעוד שכלי לימפה איפרנטים )(Efferent מוציאים את הנוזל מהבלוטה ושולחים אותו לכלי הדם. תאי המערכת החיסונית המולדת הם תאים בולעניים ,שאינם דורשים הפעלה; הם יגיעו לבלוטת הלימפה ויציגו שם את האנטיגנים .תאים דנדריטים הם בעיקר חלק מהמערכת החיסונית המולדת ,אולם תאי דנדריט פוליקולריים נמצאים בקורטקס של בלוטת הלימפה ועוברים שם תהליכים שנלמד בהמשך. הבלוטה נחלקת לאיזורי הקורטקס ,הפרא-קורטקס והמדולה. • קורטקס – מכיל בעיקר תאי Bואת תאי הדנדריט הפוליקולארים .כמו כן מכיל תימוציטים. • פרא-קורטקס – מכיל בעיקר תאי Tותאים מציגי אנטיגן; מכיל גם תאי .B • מדולה – בעיקר תאי פלזמה שכבר מייצרים נוגדנים. הבלוטה אוספת אנטיגנים שמגיעים מהפריפריה ומוצגים על .APCאנטיגנים חופשיים או תאים דנדריטים נושאי-אנטיגנים מגיעים אל איזור הפרא-קורטקס דרך זרם הלימפה .לשם מגיעים גם לימפוציטים נאיבים ומתחילים תהליכי האקטיבציה הראשוניים של תאי ה T-ושלבים ראשונים באקטיבציית תאי ה.B- הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 34 תאי ה B-שעברו שלבים ראשוניים של אקטיבציה )שלב ראשון – כניסה לאיזור הפראקורטקס( ,יחד עם תאי Tמסייעים, נודדים אל האיזור החיצוני – איזור הקורטקס )שלב .(2באיזור זה נוצר הזקיק ) (follicleהראשוני. תאי ה ,B-בעזרת תאי Tמסייעים, מתחילים לעבור תהליכי אקטיבציה פוטנטים מאוד וגורמים להגדלת הזקיק עד להפיכתו לזקיק שניוני )שלב .(3 בשלב הבא ) ,(4במרכז הזקיק השניוני מצטברים תאים העוברים תהליכים נוספים .איזור זה נקרא ) Germinal Centerמרכז נבט( שם חלים תהליכים חשובים של הבשלת הזיקה ומיתוג השיוך היוצרים זיקה גבוהה של התאים .אלו תהליכי פרוליפרציה והתמיינות של התאים ההופכים את תאי Bלתאי פלזמה יוצרי נוגדנים ותאי זיכרון. תאי הפלזמה נודדים אל המדולה ומתחילים להפריש את הנוגדנים )שלב ,(5היוצאים מאוחר יותר מבלוטת הלימפה דרך הכלים האיפרנטים ,מגיעים לכלי הדם ודרכם לכל איבר בגוף עד שיפגשו את האנטיגן המתאים להם. התהליכים החלים בבלוטת הלימפה גורמים ליצירת תאי Bזיכרון באיזור הפרא-קורטקס ,שם גם חלה האקטיבציה של תאי Tציטוטוקסיים .לאחר השפעול שלהם הם ייצאו מכלי הלימפה האיפרנטים אל כלי הדם ומשם לרקמות. בסופו של דבר ,הנוזל היוצא מהבלוטה מועשר גם בנוגדנים וגם בלימפוציטים פעילים )במקרה חדירת פתוגן( בכמויות גדולות ,עקב הפרוליפרציה נובעת מההתרחבות הקלונלית. הטחול הטחול מנקז אנטיגנים מהדם ולא מהאיברים ההיקפיים של הגוף .לאיבר זה נכנסים כלי דם – עורק הטחול ) splenic (arteryווריד וטחול ).(aplenic vein הטחול מחולק לאיזורים האדום והלבן ) .(red & white pulpהאיזור האדום מכיל מקרופגים המחסלים כדוריות דם זקנות או פגועות .באיזור הלבן מתרחשים תהליכי האקטיבציה והפרוליפרציה של הלימפוציטים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :04האיברים של המערכת החיסונית 35 דרך עורק הטחול נכנסים אנטיגנים ,לימפוציטים ותאים דנדריטים; האיזור הלבן מורכב ממבנה דומה למבנה בלוטת הטחול :ישנו איזור של תאי Bהמכיל זקיקים ומרכזי נבט ותהליך האקטיבציה דומה לזה המתואר בבלוטות הלימפה. MALT נוסף לאיברים המאורגנים של בלוטות הלימפה והטחול ,קיים לאורך האיברים החשופים אל החוץ )נשימה ,רבייה ועיכול( עושר רב של צורות לימפוציטים שונות המספקות תגובה מהירה לתהליכי חדירת פתוגן .חלקן מאורגן יותר ,אחרות פחות .מבנים אלו מכונים – MALTרקמות לימפואידיות מקושרות-מוקוזה .הם כוללים את התוספתן ,האדנואידים וכו'. Peyer's Patch מבנים אלו מכילים 30-40מצבורים של לימפוציטים .באיור ניתן לראות כלי דם )משמאל( דרכו נכנסים לימפוציטים לאיזור הרקמה. כאן האנטיגן חודר ישירות דרך התאים שמהווים את החיץ עם החוץ :הפתוגן עובר מחלל המעי ישירות לרקמת החיבור של המעי דרך תאי .Mרקמת המעי מכילה לימפוציטים ותאי מערכת חיסונית מולדת ,וכך מתחילים באופן מקומי תהליכי אקטיבציה ויצירה של תאי Bשיכולים לתת נוגדנים וגירוי של תאי .T הלימפוציטים או הנוגדנים יכולים לצאת חזרה אל המערכת הלימפטית ובסוף להתחבר גם למערכת הווסקולרית .האיזורים האלה עשירים בתאי פלזמה ומכילים גם תאים מציגי אנטיגן ותאי Tהנדרשים לתגובה חיסונית נרכשת ויעילה. האיור משמאל מציג מבט מקרוב על המבנה :ניתן להבחין בשכבת תאי האפיתל הפונה לחלל המעי )מזוהים על ידי הווילי ששוטפים את הפתוגן לאורך הצינור( וביניהם תאי Mהמכניסים את הפתוגן. תהליכי גירוי של תאי Bו T-יוצרים תאי פלזמה המייצרים נוגדנים בעלי מבנה ופעילות ייחודיים ) ,(IgAותאי Tמיוחדים ) interaepithelial .(lymphocyte הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים 36 אימונולוגיה -שיעור1 התמונה הגדולה כאשר חודר פתוגן לרקמות הוא נאסף על ידי המערכת הלימפטית .הוא יכול להינשא באופן חופשי או על פני תאים דנדריטים אל המערכת הלימפטית המאורגנת יותר – דהיינו בלוטות הלימפה .לימפוציטים מגיעים למערכות אלו דרך כלי הלימפה או כלי הדם ,ואם האנטיגן המתאים להם נמצא ומוצג על ידי תאים דנדריטים שהגיעו/נמצאים במקום או מקרופגים שנמצאים במקום ,מתחיל תהליך האקטיבציה. בבלוטות הלימפה התאים הדנדריטים הופכים לתאי אנטיגן ומתחילים את תהליך תפקוד מערכת החיסון הנרכשת .זאת לצד מערכת החיסון המולדת כמו מקרופגים שבולעים פתוגן ומציגים אנטיגן .תאי Tמזהי אנטיגן נמצאים במערכת כ 24-שעות ,עוברים תהליכי פרוליפרציה והתמיינות ,ומשוחררים דרך כלי הלימפה האיפרנטי אל זרם הדם .זרם הדם יביא את התאים הלימפטיים למקום חדירת הפתוגן. באופן דומה נוגדנים המיוצרים על ידי תאי פלזמה יגיעו אל זרם הדם ואתר חדירת הפתוגן. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :05סיכום המערכת החיסונית 37 שיעור :05סיכום המערכת החיסונית הפעילות נגד חיידקים כפתוגנים חוץ-תאיים נעשית בעיקר על ידי נוגדנים ותאים פגוציטיים שיכולים לעכל אותם .אקטיבציה של תאי ,Bהמסתייעת בתאי Tומביאה לייצור נוגדנים ,מתחילה מתהליכי הפצה- מחדש של לימפוציטים בגוף המבטיחים שהם יוכלו להכיר את הפתוגן שלהם כשהם בולעים אותו .T כאשר פתוגן חודר דרך העור ,הוא נכנס דרך הרקמה ויכול להגיע לבלוטות הלימפה באופן עצמאי או כשהוא נישא על .APCתגובה הומרלית מתחילה מתאי Bבתהליך המתחיל בהצגת נוגדנים לתאי T מסייעים ,העוזרים לתאי Bשבלעו את האנטיגן להתחיל באקטיבציה של תאי ה ,B-הכוללת מעבר ליצירה של זקיק ראשוני ,שניוני ,מרכזי נבט ויצירת תאי פלזמה ותאי זיכרון מסוג .B בהדבקה בקטריאלית ,האלמנט החיסוני העיקרי שמנוייד לאיזור ההדבקה הם הנוגדנים ותאי פלזמה לעיתים .בחדירת בקטריה דרך המעי ולא דרך העור ,קיימים Peyer's patchesהמכילים מאגרי לימפוציטים היוצרים אקטיבציה ונוגדנים באופן מקומי. התאים הדנדריטים לסוגיהם השונים יכולים להגיע מהפריפריה אל הבלוטות לאחר תפיסת אנטיגן )תאים מתניידים(; גם תאי Bותאי מקרופגים הם .APCמקרופגים מפוזרים בכל הרקמות ברמות נמוכות כדי להבטיח תגובה מקומית ופאגוציטוזה מקומית ,במידת הצורך .נוכחות APCחיונית לגירוי תאי Tמסייעים ולהמשך תהליך האקטיבציה של המערכת את עצמה. מצבים מסויימים נוגדנים יכולים להיווצר ללא עזרת תאי Tמסייעים .האנטיגנים האלה מכונים .T-Independent Antigenes במקביל ,יכולה להיות חדירה של וירוס :ההבדל בתהליך זה הוא שכעת העזרה מוגשת מתאי Tמסייעים לתאי Tציטוטוקסיים באיברים הלימפטיים השניוניים .התאים הציטוטוקסיים יכולים לצאת חזרה לפריפריה על מנת לבלוע תאים נגועים. בשני המקרים נדרשת הצגת אנטיגנים על גבי MHCמטיפוס Iו ;II-כמו כן בתהליכים אלו נוצרים תאי זיכרון המאפשרים תגובה מהירה יותר בפגישה הבאה עם האנטיגן. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 38 שיעור :05מנגנונים אפקטוריים ציטוקינים ותאי Tרגולטוריים בתהליכי המטופוייזה קיים פריקורסור ) (CLPהמייצר תאי TוB- נאיבים .תאי ,Bלאחר גירוי וסיוע מתאי Tמסייעים ,יוצרים תאי פלזמה המייצרים נוגדנים .לנוגדן מבנה Yהמורכב משתי שרשרות קלות ושתיים כבדות. החלק האמיני של שרשרות הנוגדן )מוקף בריבוע( הוא איזור .Fab = fragment antibody bindingזהו האיזור המורכב מקצה שרשרת כבדה וקצה שרשרת קלה הקושרות אפיטופ מסויים .נוגדן יכול לקשור אנטיגנים על אותו הפתוגן או על שני חלקיקי פתוגן נפרדים ,ליצירת צביר ) (clusterגדול החשוב להמשך פעילות המערכת החיסונית. כדי שהנוגדן יוכל לפעול אין הוא צריך רק לקשור את האנטיגן אלא גם להוביל את המערכת לפעילויות שבסופן תבוא השמדה/הרחקה של הפתוגן מהגוף .לשם כך קיים הFc (=fragment crystallizable)- של הנוגדן החשוב לקישור לשני מרכיבים המקנים את היכולת האפקטורית של מערכת החיסון: • – Fc Receptorsרצפטורים שנמצאים על פני תאים ,בעיקר פאגוציטים ,המסוגלים לקשור את הנוגדן לאחר קשירת האנטיגן .הדבר מקל על בליעת האנטיגן והפגוציטוזה שלו. • התקשרות דרך Fcלמרכיבים של מערכת המשלים ).(complement system פונקציות אפקטוריות מתווכות-נוגדנים נוגדנים נקשרים לפתוגנים או טוקסינים ,מנטרלים אותם ומרחיקים אותם מהגוף .הם מאפשרים את הרג הפתוגנים והטוקסינים ,וכל זאת בכמה דרכים: • ניטרול טוקסינים ואנטיגנים )ויראליים( – מרכיבים בוירוסים שצריכים להתקשר לתאי המטרה מנוטרלים על ידי הנוגדנים ובכך נמנעת הפעילות שלהם. • הפעלת מערכת המשלים • הגברת פאגוציטוזה – בתהליך המכונה אופסוניזציה ) .(opsonizationהתהליך מייעל את הפגוציטוזה של הפתוגנים על ידי תאים בולעניים של המערכת החיסונית. • יצירת צבירים – קשירה של שני חלקיקים באותו נוגדן יוצרת צבירים המקלים על הבליעה בידי מקרופגים .הקישור יוצר מסה גלובולרית הקלה יותר לבליעה. • פעילות )ADCC (antibody dependant cell-mediated cytotoxicity ישנם סוגים שונים )איזוטופים( של נוגדנים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :05מנגנונים אפקטוריים 39 מערכת המשלים מערכת המשלים מכונה כך משום שמרכיביה הנמצאים בסרום משלימים את פעילות הנוגדנים בתגובה ההומרלית .מערכת זו מורכבת מכ 30-חלבונים מסיסים הנמצאים בזרם הדם .מרביתם מיוצרים על ידי הפטוציטים ) ,hepatocytesתאי כבד( ומקרופגים. למרכיבי מערכת המשליש יש מספר פעילויות: • פינוי קומפלקסים חיסוניים )לא נרחיב(. • הרג של תאי מטרה – וירוסים ,חיידקים ,טפילים ואפילו תאים במקרים מסויימים – בעיקר תאי דם אדומים .כאשר המערכת הזו אינה מבוקרת כראוי היא יכולה גם לפגוע בתאי הגוף הבריאים. • אופסוניזציה ) – (opsonizationקישור של מרכיבי מערכת המשלים לחיידק גורם לרצפטורים מתאימים בפאגוציטים לקשור את המרכיבים ולהקל על בליעת החיידקים הקשורים להם. • הפעלה של תגובה דלקתית – דלקת הינה תהליך בו מערכת החיסון מגוייסת לאיזור מסויים במלוא עוצמתה כדי לאפשר פעילות חיסונית ,לרוב לרקמה שלישונית .התהליך מלווה בשינויים רקמתיים. פעילות מערכת המשלים המערכת הזו יכולה לפעול בשלושה מסלולים נפרדים: • המסלול הקלאסי ) – (classical pathwayבמסלול זה ,פעילות מערכת המשלים מתווכת על ידי קישור לנוגדן .משמעות הדבר היא שלאנטיגן נקשר נוגדן והקישור של הנוגדן מאפשר קישור של מערכת המשלים לפתוגן ,כך שהיא משופעלת וגורמת להרג של אותו פתוגן. • המסלול האלטרנטיבי ) – (alternative pathwayפעילות שאינה תלויית נוגדן; המערכת תלויה בכך שמרכיבי מערכת המשלים ייקשרו לשטח הפנים של הפתוגנים ויתחילו את פעילות המערכת. • מסלול הלקטין ) – (lectin pathwayגם כן אינו תלוי בנוגדן .המסלול מתחיל על ידי הכרת שיירים סוכריים על פני המיקרואורגניזמים. שימו לב כי למערכת המשלים אין זיכרון .היא בנויה ממרכיבים המצויים תמיד בזרם הדם ,אלא שהם נמצאים במצב לא-אקטיבי .השיפעול שלהם מחייב חדירה של פתוגן. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 40 טרמינולוגיה ושלבי הפעלת המערכת מרבית מרכיבי המערכת ממוספרים; המספור אינו בהכרח לפי סדר הפעילות שלהם .המערכת מופעלת על ידי ביקוע של המרכיבים שלה :כאשר המרכיב הלא-פעיל עובר ביקוע מתקבלים המרכיבים הפעילים של המערכת .כך למשל C4עובר ביקוע לשני חלקים C4b ,ו b .C4a-הוא לרוב החלק הגדול יותר ו a-הוא לרוב קטן ודיפוזי .בעוד שחלק bמתפקד באופן ישיר בהרג על ידי בשיפעול מערכת המשלים עצמה על פני השטח של הפתוגן ,חלק aהדיפוזי יכול להתרחק מהאיזור ולגרום לתהליכים אחרים .המינוח הזה נכון לכל המרכיבים המתפצלים באופן דומה )למעט C2בו דווקא החלק הגדול הוא aוהקטן .(b לאחר הביקוע המרכיבים יכולים ליצור קומפלקסים C4b2a :הוא קומפלקס שמורכב משתי יחידות גדולות 4b ,ו .2a-לקומפלקסים האלה יש פעילות אנזימטית בחלק מהמקרים .כאשר קיימת פעילות כזו היא מצויינת בקו המסומן מעל שם הקומפלקס )ראו איור(. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :05מנגנונים אפקטוריים 41 שלב האמפליפיקציה כל המערכות מובילות לשלב משותף – major .amplification stepבשלב זה כל יחידה של C3 עוברת ביקוע ל C3b-ו .C3a-שלב זה הינו חיוני על מנת ששאר המערכת תוכל לפעול .את תהליך הביקוע מבצע קומפלקס C4b2aהמכונה גם .C3-convertaseכל C3-convertaseמבקע יחידות C3רבות ולכן נוצרת אמפליפיקציה של התהליך. המרכיב C3bחיוני להמשך השתלשלות האירועים. שלב ההתקפה שלב חשוב נוסף הוא שלב Membrane attack :complex קומפלקס היוצר חורים פיזיים בממברנה של תאי המטרה ומשנה את המאזן האוסמוטי שלהם כך שבסופו של דבר הם מתפוצצים .זהו תהליך ההרג על ידי מערכת המשלים ,הלכה למעשה. הפעלת המערכת הקלאסית הפעלה זו תלויה בשיפעול מערכת המשלים על ידי נוגדן .מרכיבי מערכת המשלים נמצאים בסרום במצב לא פעיל; ההפעלה דורשת אירוע כלשהו. אחד האירועים האלה יכול להיות הפעלת המערכת הקלאסית על ידי נוגדן. שלב ההתקשרות הראשון מערב את C1הנקשר לנוגדן .באיור התחתון מוצג שטח הפנים של הפתוגן אליו נקשרים נוגדנים ) (Fabומציגים את .Fc אלמנט C1נקשר ל Fc-של הנוגדנים וצריך ליצור קשר בין לפחות שתי מולקולות נוגדן C1 .הינו קומפלקס המורכב מכמה מולקולות :מצד אחד הוא יוצר קשר עם Fcשל נוגדן אחד ומצד שני הוא נוגע ב Fc-של נוגדן אחר. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 42 תגובה זו גורמת לשינוי ב C1-המוביל לפעילות של כל מערכת המשלים הקלאסית. C1 מורכב משישה קומפלקסים :כל ששת הקומפלקסים יחד יוצרים את החלק C1qוכל רכיב תורם "ראש" ) (headשנקשר ל Fc-של הנוגדן .כמו כן ל C1-יש שני מרכיבים כפולים נוספיםC1r : ) & C1sשניים מכל מרכיב(. לאחר הקישור ל Fc-של הנוגדן נוצר קומפלקס C1r2s2 שהוא קומפלקס אנזימטי פעיל .הקישור של Fabלאנטיגן גורם שינוי קונפורמציה בנוגדן .שינוי זה חיוני בכדי שC1- ייקשור את Fcולמניעת קישור C1לנוגדנים חופשיים בזרם הדם ,שאינם קשורים לפתוגן .גם העובדה שיש לקשור לפחות שני נוגדנים מבטיחה שזהו לא שינוי קונפורמציה אקראי אלא שינוי שמתרחש במספר נוגדנים סמוכים מאוד – כלומר סביר להניח שהם מונחים על אותו הפתוגן. בהפעלת מערכת המשלים הקלאסיתC1 , שעבר אקטיבציה כתוצאה מהקישור לנוגדן מבקע את .C4 & C2ביקוע זה מאפשר יצירה של הקומפלקס C4b2a הפעיל על ידי תת היחידות הגדולות של שני החלבונים. קומפלקס ה C3-convertase-מקיים את שלב האמפליפיקציה הראשי של ביקוע .C3תהליכים אלו מתרחשים כולם בקירבה לפּני השטח של הפתוגן .לאחר האמפליפיקציה המתקבלת תודות ליכולת C3-convertaseלבקע כ 200-מולקולות ,C3מתקבלות במערכת יחידות C3bהחיוניות להמשך. החלקיק C3bמוביל ,בין היתר ,ליצירת הקומפלקס האנזימטי הפעיל ).11C5-convertase (C4b2a3b קומפלקס אנזימטי זה מבקע את C5לשני חלקיו C5b .ממשיך ליצירת של קומפלקס תקיפת הממברנה ).(membrane attack complex מרכיבי aשל 4 ,3ו 5-הם פקטורים דיפוזיים אשר יאפשרו התפתחות של תהליך דלקתי .אלו פקטורים chemoattractantsהמושכים לרקמה הפגועה תאים של המערכת החיסונית כאשר הם מצויים ברקמה. 11יש לציין כי C3bמשמש לתהליכים נוספים כמו אוקסוניזציה ,ולכן יש הגברה מהותית שלו למרות שליצירת קומפלקס ה- C5-convertaseלא נדרשת יותר מהפעלה לינארית. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :05מנגנונים אפקטוריים 43 ההפעלה של המערכת האלטרנטיבית מערכת זו אינה תלויה בנוגדן אך היא בכל זאת פוטנטית ומסוגלת לפעול כנגד מספר גדול של מפעילים ופתוגנים. הטבלה הבאה מציגה רשימה של תאי המטרה – ביניהם חיידקים )גרם חיוביים ושליליים( ,וירוסים ,תאים וכדומה. בסיס הפעילות במערכת זו הוא בביקוע ספונטני שחל כל הזמן ברמה מאוד נמוכה של החלקיק .C3יחידת C3b שנוצרת בביקוע הספונטני נקשרת לשטח הפנים של המיקרואורגניזמים .לאחר קשירתה ,היא מתחילה תהליך ליצירת C3-convertase שהמרכיבים שלו שונים מאלו של המערכת הקלאסית ).(C3bBb המרכיב שנקשר ליחידת C3bהוא פקטור .Bפקטור זה מבוקע על ידי פקטור Dלשתי תת יחידות ,גדולה וקטנה ,כאשר תת היחידה הגדולה ממשיכה יחד עם C3bליצירת קומפלקס ה.C3-convertase- הקונברטאז המתקבל עשוי שתי יחידות גדולות ,מבקע עוד C3וקושר יחידת C3bשנייה ליצירת קומפלקס ).C5-convertase (C3bBb3b המערכת האלטרנטיבית היא גיבוי להפעלה ללא נוגדן; אין זה אומר שכאשר יש נוגדן ומתחיל ביקוע אמפליפיקטיבי של C3המערכת הזו לא תופעל גם כן .ההיפך הוא הנכון :במצב של נוגדן אין שום מניעה להגביר את התהליך גם על ידי המסלול הקלאסי וגם על ידי המסלול האלטרנטיבי .יחד עם זאת ,בהיעדר נוגדן ועל מנת למנוע חוסר-יכולת של המערכת להגיב קיים המסלול האלטרנטיבי. יש לזכור כי המערכת הזו מבוקרת ברמות רבות – אורך החיים של המרכיבים ,גורמים המנטרלים את הפעילות – בכדי למנוע מהמערכת הספונטנית לפגוע בתאים נורמלים סמוכים. הפעלת מערכת הלקטין מערכת זו מתנקזת לאותו המקום אליו הגיעה המערכת הקלאסית ,אולם ההתחלה שלה שונה :מי שמתחיל את הפעילות במקרה זה אינו C1אלא חלבון אחר, ) .mannose-binding lectin (MBLלקטין הוא שם כללי לחלבונים שקושרים סוכרים; החלבון MBLנקשר לשיירי מנוז על מיקרו-אורגניזמים ומגייס שני אנזימים ) (MASP1 & 2המסייעים בביקוע של C4ו.C2- הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 44 ה Pathway recognition receptors-יכולים להיות רצפטורים מסוג TLRאו מסיסים; זוהי דוגמה לרצפטור מסיס הפעיל כחלק מהמערכת החיסונית המולדת. פעילות C5b לאחר שבוקע C5ונוצר C5bנקשרים אליו המרכיבים האחרים – C6, C7, C8 & C9עד משתקבל החור בממברנה. החלקיק C5bנקשר ל C6 & C7-לקבלת הקומפלקס .C5b67 בגלל ההתקשרות של שני החלבונים יש חשיפה של איזורים הידרופובים במולקולת הקומפלקס שנוצר .עובדה זו מאפשרת את תחילת התקשרות הקומפלקס לממברנה. לקומפלקס מתווסף C8המאפשר יצירה של קומפלקס הידרופובי מלא וחדירה דרך הממברנה .הקומפלקס מאפשר התחלת התקשרות של יחידות C9לקבלת פולימר המכיל הרבה יחידות ,C9שהן האחראיות ליצירת החור בממברנה בפועל .הקומפלקס הכולל של כל חמשת החלבונים מכונה membrane attack ).complex (MAC המערכת הזו מבוקרת ברמות רבות על מנת להבטיח שלא תהיה פעילה כנגד תאים נורמלים .חסר מולד במערכת גורר פעילות חיסונית נמוכה באופן מובהק. ליזיס המטרה של מערכת המשלים היא חיידקי גרם-חיוביים ושליליים )כאשר הם נבדלים ברגישותם למערכת( ,וירוסים, טפילים ,תאי דם אדומים ,תאים מגורענים )שעברו הדבקה וירלית( ,תאים סרטניים ותאי שתל .באופן גורף ,תאים מגורענים אינם רגישים במיוחד למערכת הזו – זוהי אינה הדרך היעילה ביותר להרג תאים מודבקים בוירוס .גם תאים סרטניים עמידים למערכת. המערכת מוודאת שהגוף אינו נותר חשוף .היא מספקת אמצעי התמודדות בהיעדר נוגדן ,דרך המסלולים האלטרנטיבי והלקטין. גם כאשר יש נוגדן ,הנוגדן המיוצר בתגובה הראשונית הוא ,IgMשהוא הנוגדן המשפעל ביעילות הגבוהה ביותר את מערכת המשלים במסלול הקלאסי – הייצור הראשוני הוא של נוגדן המותאם באופן חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :05מנגנונים אפקטוריים 45 הטוב ביותר להפעלת מערכת המשלים .אף אחד ממרכיבי המערכת לא אובד – הם מנוצלים לפעילויות נוספות. אופסוניזציה חיידק ברקמה קושר נוגדן; עקב קישור הנוגדן נקשר גם .C3bמקרופגים ונויטרופילים מכילים רצפטורים לשני המרכיבים –לנוגדן ולמרכיבי המשלים. הנוגדן המיטבי להפעלת האופסוניזציה הוא ה .IgG-לפגוציט יש Fc-Receptor התופס את הנוגדן בחלק ה Fc-החופשי שלו. באופן דומה ,החיידק המסומן בC3b- שנוצר בmajor amplification step- יוכר על ידי רצפטורים ל C3b-הנמצאים על גבי הפגוציט ) .(CR1=complement receptorהקישור הזה מאפשר פגוציטוזה טובה יותר של החיידק. בתהליך האופסוניזציה מתיישבים על שטח הפנים של האורגניזם מרכיבים שמקלים על הפאגוציטוזה .מרכיבים אלו מכונים ,באופן גורף ,אופסונין ) ,(opsoninקבוצה המורכבת בעיקר מהנוגדן וממרכיבי מערכת המשלים. האיור הבא מספק הדגמה נוספת לאופסוניזציה .ניתן לראות את הפאגוזום שנוצר בפאגוציט המתאחה עם הליזוזום ומאפשר את עיכול החלקיק. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 46 שיעור :06מנגנונים אפקטוריים – המשך אינדוקציה של תהליכים דלקתיים תהליכים דלקתיים הינם בעלי מאפיינים בסיסיים: • חדירה מוגברת של תאי מערכת החיסון לאיזור בו נמצא הפתוגן. • שינויים ברקמה – הרחבת החדירות של כלי הדם. ביקוע של מרכיבי מערכת המשלים מפצל אותם לשני חלקים b ,ו ,a-כאשר bפעיל בעיקר על פני ממברנת הפתוגן וחלק aהוא דיפוזי .מרכיבים C4a ,C3aו C5a-הם קבוצה של חומרים ,יחד עם קבוצה גדולה של ציטוקינים נוספים ,הגורמים לתהליכים הדלקתיים .למרות שאינם היחידים הגורמים לדלקת ,הם פקטורים המשרים אותה באופן יעיל וחזק מאוד. בשפעול של מערכת המשלים ,חלקי ה b-יוצרים את קומפלקס תקיפת הממברנה; במקביל לתהליך זה נוצר ריכוז גבוה של חלקי .aהפרגמנטים האלה יכולם למשוך בפעילות כימוטקסית )– (chemotaxis משיכה אל גרדיינט שנוצר על ידי הפקטורים – את הלויקוציטים .כך נגרם מעבר של לויקוציטים מזרם הדם אל הרקמה בה נמצא הפתוגן .כאשר הלויקוציט קושר את חלקי aשל מערכת המשלים הוא עובר בין תאי האנדותל של כלי הדם אל המקום בו נמצא הפתוגן. פעילות נוספת של מרכיבי aקשורה בתאי :MASTתאים אלו מצויים בתוך הרקמה והינם בעלי רצפטורים למרכיבי aשל מערכת המשלים .תאי ,MASTכמו קרוביהם הבזופילים בזרם הדם ,מכילים גרנולות רבות המכילות אלמנטים דוגמת היסטמין; כאשר ה MAST-קושרים את הפרגמנטים הקטנים הם עוברים דה-גרנולציה ,שחרור גרנולות ההיסטמין ,אשר מעלים את החדירות של כלי הדם ומאפשר נדידה מוגברת של לויקוציטים לרקמת הפתוגן. התאים הפגוציטיים מקרופגים ונויטרופילים הם תאים בולעניים פוטנטים מאוד ,אך אינם היחידים; מונוציטים הם תאים הנמצאים בזרם הדם )ומהווים פריקורסור למקרופגים כשהם חודרים לרקמה(. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :06מנגנונים אפקטוריים – המשך 47 כאשר מונוציטים חודרים לרקמה הם נחשפים לפקטורים שונים מהרקמה והופכים למקרופג ספציפי לרקמה; המקרופג הוא מונוציט משוכלל :תא גדול יותר ,המכיל מגוון אנזימים וכמות גרנולות גדולים יותר .מתוקף כך ,פעילות הפגוציטוזה וההרג יותר גדולה במקרופג מאשר במונוציט. המקרופג ברקמה הוא תא אשר ,גם בהיעדר גירוי ,הינו בעל מאפיינים מסויימים אבל הוא מסוגל לעבור תהליך של אקטיבציה .זוהי אינה אקטיבציה כמו זו של תאי Tואינה מערבת אנטיגנים ספציפים; היא נובעת מחשיפה של התא לגירויים לא ספציפיים ,דוגמת: • בליעת פתוגן מאפשרת תהליכי העברת סיגנל המעודדים פעילות יתר של התא. • ציטוקינים – כאשר מקרופג מציג אנטיגנים לתאי Tמסייעים ,האקטיבציה שלהם מביאה להפרשת ציטוקינים .ציטוקינים ,דוגמת ,IFNגורמים לעלייה בפעילות המקרופגים – בעיקר עלייה בביטוי .MHC classes I & IIמכאן שהמקרופג יכול להציג אנטיגנים ביתר יעילות ולגרות יותר תאי .T • מרכיבי מערכת המשלים – מפעילים מקרופגים וגורמים לאופסוניזציה. • מרכיבים ספציפיים בדופן תא של חיידקים )למרות שאינם ספציפיים לזיהוי חיידק( ,דוגמת .LPS • נויטרופילים עוברים תהליך ,Primingתהליך פחות מאופיין מזה של המקרופג אך הם מובילים לכך שהנויטרופיל הופך לתא יותר פוטנטי. יש לזכור כי בעוד שני סוגי התאים לעיל עושים פאגוציטוזה ,רק המקרופג הוא תא מומחה להצגת אנטיגן המכיל MHC class IIולכן רק הוא יכול להוביל להפעלה של תאי Tמסייעים. חלק גדול מהפעילויות של מקרופגים ונויטרופילים משותפות אך לכל אחד יש התמחויות: • נויטרופילים אפקטיבים יותר בפאגוציטוזה וביכולות ההרג מאשר מקרופגים. • מקרופגים מפרישים ציטוקינים שמאקטבים את תאי Tמסייעים או גורמים ליצירתם ,למשל; כמו כן הם אלו שמבצעים הצגת אנטיגן ללימפוציטים. • נויטרופיל נמצא רוב הזמן בזרם הדם ומת לאחר כשלושה ימים מרגע שיצא לתוך הרקמה בעוד שמקרופגים מתקיימים ברקמה בלבד ונמצאים בה כל הזמן ,שם הם עוברים תהליכי אקטיבציה במקרה של חדירת פתוגן. פאגוציטוזה באיור הבא ניתן לראות חלק מהרצפטורים הנמצאים על פני הפאגוציטים ומאפשרים לבצע פאגוציטוזה: • – Fc Receptorקושר את איזור ה Fc-של הנוגדן כאשר Fabקשור לאנטיגן )אופסוניזציה(. • Mac-1 Integrine • – Mannose Receptorדומה ל ,MBL-אלא שאינו מסיס; קושר מנוז על אנטיגנים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 48 מגוון רצפטורים על פני הפאגוציטים מאפשרים יצירת הנצות ממברנליות ,סגירה על הפתוגן ,הכנסתו לאברון הפאגוזום המוגדר ואיחוי הפאגוזום )במקרה של מקרופג( עם הליזוזום לפירוק המיקרואורגניזם. הפעילויות של מקרופגים ונויטרופילים שונות: • תהליך הרג תלוי חמצן – נובע מתהליכי קטליזה תלויי-חמצן מורכבים בהם נוצרים מרכיבים הרסניים כלפי המיקרואורגניזם .התהליכים האלו יוצרים חומרים מחמצנים פעילים כמו מי חמצן ,אניון ההידרוכלוריד ,רדיקל הידרוקסיל וכו' .תהליך היצירה של החומרים דורש חמצן והם נשמרים בפאגוזום .התהליך מכונה Raspiratory Burstויוצר מרכיבים הפוגעים בממברנת המיקרואורגניזם. • תהליך הרג שאינו תלוי חמצן – דפנסיניםTNFα (tumor , ) necrosis factorועוד. בנוסף ,המקרופגים במיוחד מפרישים ציטוקינים ומרכיבים אחרים המעוררים את מערכת החיסון. • ציטוקינים – IL-1הוא ציטוקין חשוב מאוד בדלקת ,הגורם גם ליצירת חום; • אנזימים הידרוליטים שונים שמפרקים פתוגנים ומעלים פעילויות דלקתיות; • אינטרפרון אלפא );(IFNα • חומרים המעודדים המטופוייזה – אם יש חדירת פתוגן שהמערכת לא מצליחה להתגבר עליו ,היא מעודדת יצירה מוגברת של תאי דם לבנים על ידי ציטוקינים שמגבירים את תהליכי ההמטופוייזה במח העצם. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :06מנגנונים אפקטוריים – המשך 49 הזרוע התאית הספציפית פרק זה מתייחס לתאי Tמסייעים ) (CD4+וציטוטוקסים ).(CD8+ בין תאי Tמסייעים יש תאים שונים TH1 ,TH17 :או TH2הנבדלים ביניהם לפי הציטוקינים שהם מפרישים .הפרשת ציטוקינים כאלה או אחרים תכוון את התגובה החיסונית באופן שונה .תאי הT- הציטוטוקסיים ,שהם למעשה הפריקורסור של התאים ההורגים ) (CTLמכונים גם P) CTL-Pעבור פריקורסור(. בטבלה מפורטים הציטוקינים המופרשים באופן בולט על ידי כל סוג תא Tמסייע ובחלק התחתון מופיעות הפונקציות של הציטוקינים; בעוד שיש ציטוקינים המופרשים גם על ידי TH1ועל ידי TH2 התיבות מסמנות ציטוקינים המופרשים בלעדית על ידי אחד משני תאים אלו בלבד. הציטוקינים מכוונים את מערכת החיסון לפעילות בכיוונים שונים; ומכאן נובעת חשיבות סוג תא הT- המסייע הנוצר כתוצאה מהחשיפה לפתוגן .עד היום אין במעבדה אמצעים לזיהוי סוג התאים למעט פרופיל הציטוקינים שהם מפרישים. • תאי TH1מאפשרים הגנה בעיקר כנגד זיהומים ויראליים .ההבדל בין זיהום ויראלי וחיידקי נובע מכך שהוירוס חודר לתא ,מדביק אותו ולכן צריך לחסל את תא המודבק. הציטוקינים המופרשים על ידי תאים אלו ייגרמו ליצירה מוגברת של מקרופגים, שימשיכו את הצגת האנטיגנים ויאפשרו גירוי תאי Tציטוטוקסיים החיוניים להרג התא המודבק. הציטוקינים האלה משתתפים גם בתהליכים דלקתיים. • תאי TH2עוזרים בעיקר לגירוי תאי .Bבמצב כזה התא המסייע מפריש נוגדנים שגורמים לאלרגיות ומסייעים בפעילויות נגד טפילים חוץ תאיים. בפרק הפונקציות של הטבלה ניתן לראות את ההבדלים בין הפעילויות :תאי TH1מגבירים שפעול מקרופגים בעוד שתאי TH2מעודדים יצירת נוגדנים .אין זה אומר שהמצב דיכוטומי – ציטוקינים של מערכת אחת יכולים להיות חיוניים להפעלת אלמנטים של המערכת השנייה. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 50 תאי Tציטוטוקסיים )(CTL תאים אלו חשובים בראש ובראשונה בתגובה חיסונית כנגד תאים מודבקי וירוס .הם מופעלים בשני מקרים נוספים :התקפה של תאי סרטן )מחייב שהתאים יוכרו כתאים זרים( ודחיית שתלים )אנטיגנים המוכרים כזרים על גבי השתל(. התאים מבטאים ,CD8+הם מוגבלים ל MHC class I-ופעילותם העיקרית היא בהרג – למרות שהם מסוגלים לשחרר גם ציטוקינים מסויימים .הם הורגים את תאי המטרה באחת משתי דרכים: • Perforin/Granzyme • Fas-Fas Ligand תהליך ההרג על ידי פרפורין/גרנזיים זיהוי תא המטרה התאים נדרשים להרוג תאים מודבקי- וירוס .לשם כך עליהם לעבור אקטיבציה. האיור מציג את תהליך האקטיבציה: מערכת משולבת של גירוי תאי T מסייעים וציטוטוקסיים מביאה לאקטיבציה. תא TH1נחשף ל MHC class II-עם אנטיגן בנוכחות של CD4+ומתחילים לייצר IL-2ברמה מוגברת .כתוצאה ,תאי TH1עצמם עוברים התרחבות קלונלית, מייצרים עוד ,IL-2אשר משרת את התאים הציטוטוקסיים .כדי שהתאים הציטוטוקסיים יוכלו לעבור גירוי על ידי IL-2הם צריכים היו להיחשף עוד קודם לאנטיגן שהוצג על גבי .MHC class Iבעקבות החשיפה ל IL-2-התאים ימשיכו לעבור התמיינות עד להגעה ל.CTL- הגירוי של CTL-Pצריך להיות על גבי MHC class Iבנוכחות .CD8+השלב הראשוני של הגירוי באיור נותן co-stimulation12ל CTL-P-על ידי – APCבמיוחד תאים דנדריטיים .כאשר CTL-P עובר גירוי להפיכה ל ,CTL-הוא כבר אינו זקוק לגירוי הדדי – כעת הוא מאוקטב וניחן ביכולת הרג, ומסוגל להרוג כל תא נושא אנטיגן – יהיה תא דנדריטי או התא המודבק. בהתאם למצב ההתמיינות ,משתנה הרכב הרצפטורים המתבטאים בתאים ועל פניהם; IL-2מופרשים רק מתאי Tמסייעים הנחשפים לאנטיגן והרצפטורים ל IL-2-על גבי ה CTL-מבוטאים רק בתאי Tשנחשפו בגירוי הדדי לאנטיגן ,כלומר הם הופעלו בתור .CTL-P 12למעט מקרים נדירים ,מי שמעניק גירוי-הדדי הם .APC חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :06מנגנונים אפקטוריים – המשך 51 התאים הדנדריטים ,בתהליך רגיל ,מציגים וירוסים שנבלעו או הדביקו על גבי MHC class IIוMHC - class Iבהתאמה; כאשר הפתוגן נבלע ממקור חיצוני אך מוצג על גבי MHC class Iזהו תהליך המכונה ,cross-presentationהמבטיח שגם אם התא הדנדריטי לא עבר הדבקה על ידי הוירוס הוא עדיין יוכל להציג את האנטיגנים של הוירוס ממקור חיצוני על MHC class Iלצורך הפעלת לימפוציטים. בשלב מסויים בתהליך השפעול CTL-P ,רוכשים יכולת להפריש IL-2בעצמם ,אך רק בשלב הCTL- הם רוכשים את יכולת ההרג התלויה בקיומן של גרנולות המכילות את חומרי תיווך ההרג – Perforin .& Granzyme לאחר שה CTL-נוצרים ,כתוצאה מתהליכי אקטיבציה )למשל בבלוטת הלימפה( הם יוצאים לזרם הדם ומגיעים לאיזור ההדבקה .לא כל התאים באיזור זה הם בהכרח תאים מודבקי וירוס; לפיכך ה CTL-דוגם את התאים על ידי קשר חלש בתיווך מולקולות אדהזיה .אם ה CTL-לא ייראה את האנטיגן הספציפי שלו ,הוא יתנתק וימשיך הלאה לדגימת תאים נוספים .אם ה CTL-יימצא תא שמבטא את אפיטופ האנטיגן שהוא מכיל יתחיל תהליך ההרג ,המפורט באיור הבא. בשלב הראשון מתרחשת הכרה ראשונית של תא המטרה על ידי CTLתודות להצגת אנטיגן על ידי תא המטרה .לאחר ההכרה מתאפשרת יצירת קוניוגנט – צמד תאים המחוברים באדהזיה חזקה בין CTLלתא המטרה .לאחר יצירת הקשר החזק ) ,(strong adhesionה CTL-מכוון עצמו לכיוון תא המטרה: הגרנולות )באדום( מתמקמות מול הממשק של ה CTL-עם תא המטרה .תוצרי הגרנולות משוחררים לאיזור הממשק בין התאים ומועברים אל תא המטרה .כתוצאה תא המטרה ימות וממש לפני התמותה רמת האדהזיה לתא המטרה יורדת ,ה CTL-משתחרר והוא יהיה חופשי להמשיך ולהרוג תאי מטרה נוספים. • • • הכרה ויצירת אדהזיה חזקה. פולאריזציה של ה CTL-אל תא המטרה – מבחינת הגרנולות. הפרשת הגרנולות אל תא המטרה .במקביל דיסוציאציה של CTLוהמשך לתא מטרה נוסף. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 52 הסינפסה האימונולוגית איזור הממשק בין CTLלתא המטרה מכונה סינפסה אימונולוגית .זהו איזור מגע בין תאי מערכת החיסון שיכול להיות משני סוגים: • בין תאי מערכת החיסון ותאי המטרה – מגע קצר המייעד את תא המטרה למוות .תא מערכת החיסון נותר שלם וממשיך בפעילותו. • בין צמדי תאים של המערכת החיסונית – למשל בין תאים מציגי אנטיגנים ותאי .Tמבנה המגע אחר ,הוא נמשך יותר זמן ואינו גורר המתה. שיפעול ה CTL-באיזור הסינפסה באיור ניתן לראות את הסינפסה בין CTLלתא המטרה .האיור מתאר את השלב לאחר זיהוי התא כתא מטרה מתאים; השיפעול של CTLגורם בשלב הראשון לעלייה בריכוז יוני הסידן .כתוצאה מכך הגרנולות עוברות איחוי לממברנה. אחד המרכיבים בגרנולות הוא פרפורין המצוי במצב מונומרי .לאחר איחוי הגרנולות עם הממברנה ,התוכן משתחרר לאיזור המגע .איזור הסינפסה מבטיח שהחומרים המשוחררים – פרפורין וגרנזיים – ישוחררו לאיזור ממוקד שיאפשר הגעה ספציפית לממברנת תא המטרה. הפרפורין יוצר חורים בממברנה של תא המטרה .החורים מזכירים במבנה שלהם את הצילינדר שנוצר במערכת המשלים על ידי .C9לא ברור עדיין האם החרירים מאפשרים שינוי במאזן האוסמוטי של התאים ,כמו במערכת המשלים; בעוד שהדעות חלוקות בנוגע לחשיבות החורים הנוצרים בפעילות הפרפורין ,יש לו גם פעילות אחרת שעל חשיבותה אין עוררין. הפעילות של פרפורין חשובה משתי בחינות: • יצירת החרירים בממברנה של תא המטרה ,דרכן עובר פנימה מרכיב נוסף שהכילו הגרנולות – .Granzyme-B • גרנזיים יכול להיכנס לתא המטרה גם באנדוציטוזה בה הוא נקשר לרצפטורים מסויימים על גבי תא המטרה ומוכנס אליו .יחד עם זאת ,כדי לצאת מהוזיקולות בהן הוא נמצא נדרשת פעילות של פרפורין. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :06מנגנונים אפקטוריים – המשך 53 כך או כך ברור שחשיפה לגרנזיים לבדו אינה גורמת להרג; היא חייבת להיות מלווה בפרפורין .כאשר הוא נכנס לתאים ,הגרנזיים מפעיל תהליכים אפופטוטיים המובילים לפירוק התא. תהליכים מהפעלת מתפתחים אלו כתוצאה הcaspase-cascade- הגורמת לשבירה של ה DNA-ותהליך מוות המכונה "מוות נקי" :מוות בו התאים המתים המתפרקים נבלעים על ידי מקרופגים ,בניגוד למוות ה"מלוכלך" שהוא מוות נקרוטי ,הגורם לשפיכת תוצרי התאים המתים לסביבה ומעורר תהליכים דלקתיים. מסלול ההרג על ידי Fas-Fas Ligand באיור הבא ניתן לראות את הממברנות של ה CTL-ותא המטרה .תא המטרה מבטא מולקולות – Fas ביטוי הנכון כמעט לכל תאי הגוף .בהתאם ,ה CTL-מבטא מולקולות ) FasL (Fas-ligandרק לאחר האקטיבציה .ה FasL-יוצר מבנה טרימרי הנקשר אל Fasליצירת קומפלקס – 3 מולקולות Fasמול שלושת מולקולות .FasLהקישור יוצר שינוי קונפורמציה בחלק התוך תאי של Fasהמאפשר קישור מולקולות המתחילות את רצף האפופטוזיס. סיכום שיטות ההרג בשני המקרים )איור בעמוד הבא( ישנו שפעול של קסקדת הקספאזות ,אולם השיפעול יכול להיעשות באחד משני מסלולים שונים .לתאים סרטניים במקרים רבים יש עמידויות למנגנונים אלו ,אם הם בגלל מציגים אנטיגנים שמאפשרים לזהות אותם כגופים זרים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים 54 אימונולוגיה -שיעור1 תאי – NKרוצחים מלידה תאי NKמהווים את קו ההגנה הראשון כנגד זיהום ויראלי .אלו תאים שאינם ספציפיים לאנטיגן ונותנים הגנה ראשונה מזיהום ויראלי עד אשר יתפתחו תאי ה ;CTL-תהליך התפתחות הCTL- אורך יומיים-שלושה והם מגיעים לשיא כמותי לאחר 7-10ימים .כמו בחיידקים ,אשר במתקפה שלהם קו ההגנה הראשון הוא נויטרופילים ,במקרה של הדבקה ויראלית תאי NKמהווים הגנה ראשונה. הם מהווים 5-10%מהלויקוציטים בזרם הדם .הם יעברו פרוליפרציה עקב הפעלה ,ופעילותם תלך ותדעך עם העלייה בפעילות ה .CTL-הפעילות שלהם אינה ספציפית. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :07מנגנונים אפקטוריים – המשך 55 שיעור :07מנגנונים אפקטוריים – המשך תאי Tציטוטוקסיים תפקידם להרוג תאים מודבקי וירוס; תאי NKמשרתים אותה המטרה אלא שבניגוד לתאי Tציטוטוקסיים הם עומדים הכן ,אינם זקוקים לתהליכי גירוי ולכן מהווים את קו ההגנה הראשוני כנגד זיהומים ויראליים עד שייתפתחו CTLמהפריקורסורים שלהם. תאי NKיכולים להתפתח בתימוס ,אך לא רק – בעכברים חסרי תימוס יש בכל זאת רמות נורמליות של תאי .NKהם מהווים 5-10%מהלויקוציטים בזרם הדם .הם משתייכים לשורה הלימפואידית אבל הם תאים בעלי תערובת של מאפיינים – מונוציטים ,גרנולוציטים ,תאי .Tלמרות שהתא האב משותף עם תאי ,Tיש להם מרכיבים אחרים שמאפיינים תאים מהשורה המיאלואידית המשרתים אותם בפעילותם. תאי NKמכילים גרנולות עם אנזימים הידרוליטים ,פרפורין וגרנזיים .הגרנולות עומדות הכן לשיגור, והתאים אינם זקוקים לגירוי כמו תאי Tציטוטוקסיים כדי לעבור למצב CTLאפקטורי – מעבר הכולל את התפתחות הגרנולות בתאי .Tמסיבה זו ,תאי NKמכונים .Large granular lymphocytes בתכלת מופיע ריכוז הויריונים .שני מרכיבים מתחילים לעלות עם תחילת ההדבקה הויראלית :הראשון הוא =IFN) IFNα+IFNβאינטרפרון ,מעכב( .אינטרפרונים משוחררים מתאים שעברו הדבקה ויראלית ויש להם תפקיד חשוב מבחינת ההגנה .לאחר עליית גל האינטרפרונים יש עלייה משמעותית בתאי NK – מבחינת כמות ורמת אקטיבציה כאחד .ישנה גם עלייה הדרגתית ואיטית יותר ביצירת ה,CTL- ששיאה לאחר 7-10ימים .כאשר ה CTL-צוברים תאוצה בהתעוררות ,תאי NKמתחילים לרדת. פעילות תאי NK תאי NKמשחררים ציטוקינים המגבירים פעילות של CTLבמספר דרכים: • ציטוקינים המשמשים לשיפעול מקרופגים ,המביא להגברת הפאגוציטוזה ופעילויות מיקרוביצידליות )על ידי שחרור אינטרפרון.(γ- • שחרור ציטוקינים שמשפעלים ספציפית תאי TH1המכוונים להדבקה ויראלית. • הריגת תאים מודבקי וירוס בעזרת מנגנוני – CTLפרפורין-גרנזיים וליגנד .Fas-Fas • 13 הריגת תאי גידולים ; פעילות ) ADCCציטוטוקסיות מתווכת-תאים תלויית נוגדן(. תאי NKאינם מבטאים ,TCR-CD3אינם זקוקים להצגת אנטיגן על גבי MHCואינם יוצרים זיכרון חיסוני .הם תאים חסרי ספציפיות ולכן אינם זקוקים לשלבי הכרת האנטיגן כמו תאי Tוהם התאים הפועלים ראשונים נגד זיהום ויראלי. 13תאי NKהתגלו בניסויים שבוצעו במערכות סרטניות בהן ביקשו לראות תגובה חיסונית ספציפית לסרטן. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 56 הפעלה ועיכוב של תאי NK הפעילות של NKחייבת להיות מבוקרת על מנת לוודא שיתקפו רק תאים מודבקים .מעבודות שנעשו על תאי NKהתגלה שעל פני השטח שלהם מתבטאים שני רצפטורים עיקריים ,הנקשרים לחלבונים או מרכיבים אחרים הנמצאים על פני תאי המטרה. • – AR = activation receptorכאשר הוא נקשר לליגנד המבוטא על תא נורמלי ,הוא משדר סיגנלים להרג – משפעל את תא NKכך שיהרוג את התא עמו נוצר הקשר. • – KIR = killer cell inhibitory receptorכאשר הוא נקשר לליגנד הוא משדר סיגנלים סותרים ל ,AR-סיגנלים שלא להרוג את התא הקושר. כאשר שני הרצפטורים קושרים ליגנד בו זמנית ,הרצפטור הדומיננטי מביניהם יהיה KIRולא .AR הליגנד של KIRהוא מולקולת ;MHC class Iכאשר תא נורמלי מבטא MHC class Iהוא נקשר לרצפטור ממשפחת KIRומהווה סיגנל שלא להרוג את התא הנורמלי .דבר זה מבטיח שהתא הנורמלי לא יותקף על ידי תאי .NK כאשר תא מודבק על ידי וירוס ,יש ירידה ברמת הביטוי של MHC class Iעל פני התאים המודבקים .מבחינת הוירוס ,יש יתרון בהורדת הביטוי כי MHCמציגים אנטיגן; אולם מנגנון זה של הוירוס שמוריד את MHCמונע מרצפטור ה- KIRקישור לליגנד והעברת הסיגנל המעכב; הסיגנל היחיד שעובר הוא הסיגנל של ,ARותא ה- " NKיודע" שלפניו תא מודבק שעליו לתקוף ולהרוג. משפחות הרצפטורים ARו- KIRהן משפחות חלבונים גדולות; אין צורך להכיר את החלבונים השונים אולם יש לציין כי לחלבוני משפחת ARיש מוטיב חוזר – – ITAMהמאפשר שיפעול והעברת סיגנלים לאחר קישור הליגנדים .בין הרצפטורים האלה נמצא רצפטור ל Fc-אשר יש לו חשיבות למערכת החיסונית שכן הוא לא רק קושר Fcאלא גם מפעיל את התא. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :07מנגנונים אפקטוריים – המשך 57 במקביל קיים מוטיב אחר על ה,KIR- רצפטורי בעל תכונת אינהיביציה ,המכונה .ITIM מוטיב לשיפעול של שמורידות זה גורם פוספטאזות את הזירחון מהרצפטורים בעלי מוטיב ) ITAMמשיירי הטירוזין העוברים זירחון(. בצורה זו הרצפטורים המעכבים מפריעים לפעילות של הרצפטורים המפעילים. הקינטיקה של שפעול המערכת כדי שתאי NKיופעלו צריכה להיות ירידה בביטוי ,MHC class Iדבר שקורה בעקבות ההדבקה הויראלית .הדבקה ויראלית גוררת השתלטות הוירוס על מנגנון סינטזת החלבונים התאיים לצורכי החלבונים שלהם ,עקב כך יש ירידה בביטוי החלבונים התאיים – כולל .MHC class Iכמו כן יש ירידה בתהליכי ארגון ה MHC-בממברנה והתארגנותו בתא לכיוון יציאה לממברנה .ההדבקה מורידה גם את רמת הגליקוזילציה מכיוון שחלק מהחלבונים הפעילים בתגובה חיסונית הם גלקופרוטאינים; כל התהליכים הנ"ל גורמים לכך שהתא המודבק מבטא פחות MHC class Iולכן ניתן לזיהוי על ידי תאי .NK תהליך ההדבקה המלא מערב גירוי תאי ,NKיצירת ציטוקינים והכנת התאים הנמצאים בסמיכות לתאים המודבקים להתמודדות עם הזיהום הויראלי .תהליך הגירוי של תאי Tציטוטוקסיים מערב בליעה של וירוסים על ידי מקרופגים ,המשחררים ציטוקינים שמשפעלים תאי ;NKתאי NKמועשרים בגרנולות ולאחר קבלת גירויים נכונים הופכים אקטיביים יותר מבחינת הרג .הציטוקינים המופרשים ) (TNF-α ,IL-12גורמים לשפעול לצד אינטרפרונים α/βהמשוחררים על ידי התאים המודבקים עצמם )עקב נוכחות RNAדו גדילי הנוצר או מובא עם הוירוס לתא(. שפעול תאי NKמוביל לשחרור הציטוקין INF-γהמעלה רמות MHC class I + IIומגביר את פעילות המערכת כולה על ידי שפעול המקרופגים; כמו כן תהליכי השפעול מגבירים את פעילות ההרג של תאי .NK הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 58 IFNα/βמעלים גם הם ביטוי של .MHC class I + IIכתוצאה ,התאים שליד התאים המודבקים לא יזוהו יותר על ידי תאי NKאולם הם יזוהו על ידי תאי Tציטוטוקסיים; מכאן שהתאים בסביבת התאים המודבקים מופעלים באופן כזה שיהוו מטרה לתאי Tציטוטוקסיים והם מציגים אנטיגנים ויראליים על .MHC class I הפעילות של IFNα/βמקנה עמידות בפני הדבקה לתאים הלא מודבקים .כאשר תא מודבק בוירוס הוא מתחיל לבטא ולשחרר אינטרפרונים .האינטרפרונים נקלטים בתאים סמוכים – לכל תאי הגוף כמעט יש קולטנים ל IFNα/β-והם מאפשרים ליצור עמידות לוירוס בתאים שטרם הודבקו. האינטרפרונים מעוררים עמידות לשיכפול הויראלי כאשר הם נקשרים לתאים לא מודבקים על ידי אינדוקציה של חלבונים המקנים עמידות בפני הדבקה ,כמו גם העלאת הסינטזה של חלבונים המעודדים פירוק של החומר הגנטי של הוירוס וכדומה. במקביל ,בתאים המודבקים עצמם ,האינטרפרונים גורמים לאינדוקציה של חלבונים הגורמים לפירוק ה- RNAהויראלי ויורידו במידה מסויימת את רמת התרגום של חלבונים – ויראליים ותאיים כאחד. פעילות נוספת של האינטרפרונים היא העלאת ביטוי MHC class Iואקטיבציה של תאים דנדריטים ומקרופגים; פעולות אלו מכינות את הקרקע לשיפור תגובתם של תאי Tציטוטוקסיים בעלי .CD8 העלייה במנגנון הצגת האנטיגן המתרחשת עקב שחרור האינטרפרונים הינה חיונית להגברת רמת האקטיבציה של CTL-Pעל מנת לקבל .CTL כמו כן האינטרפרונים משפעלים את תאי NKעצמם להעלאת את היעילות שלהם בהרג תאים מודבקים. הדבקה ויראלית המייצרת דו-גדיל RNAשל הויריון מעוררת רצפטורי TLRעל גבי אורגנלות תוך-תאיות. הפעלה זו גורמת להתחלת ייצור האינטרפרונים המשוחררים ומאפשרים הגברת התגובות המפורטות לעיל. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :07מנגנונים אפקטוריים – המשך 59 ניטרול וירוסים לתא המתמודד עם הדבקה ויראלית עומדים אמצעים נוספים: • ליזיס של וירוסים על ידי מערכת המשלים ,בMAC- )קומפלקס תקיפת הממברנה(. • פעילות של נוגדנים – יצירת צבירים המחוברים בשתי זרועות נוגדן הקושרות חלקיקים שונים; החלקיקים יכולים להיות וירוסים .כאשר הוירוסים נמצאים בצביר הם לא יכולים לבוא במגע עם תאי מטרה והיעילות שלהם יורדת. • ציפוי של וירוסים חופשיים או בצבירים בנוגדנים ובגורמי מערכת המשלים; עובדה זו מקשה על הקישור לתאי מטרה. • אופסוניזציה – קישור נוגדנים או מרכיבי מערכת המשלים מאפשר בליעה טובה יותר של הוירוסים. באיור הבא ניתן לראות וירוס המוקף בנוגדנים )נקודות שחורות ,צביעה בזהב( .זהו חלק ממנגנון האיגוף והבליעה של הוירוס ופגוציטוזה שלו על ידי התאים. – ADCCציטוטוקסיות מתווכת-תאים תלויית נוגדן מנגנון זה מנצל שתי זרועות של מערכת החיסון – נוגדנים ותאים הורגים .האיחוד בין השניים נעשה לקידום הרג תאי המטרה .באיור מופיע תא מטרה ,למשל תא המודבק בוירוס; התא מבטא אנטיגנים ויראליים .האנטיגנים יכולים להיות מוכרים על ידי נוגדנים ,הנקשרים לתאי ) NKברצפטור המשפעל .(FcγRIIIכתוצאה מהקישור תאי NKמשופעלים והורגים את תאי המטרה .אין חומרים מבוזבזים: הנוגדן יכול לשרת בהגנה ושיפעול של תאי NKכמו גם של מערכת המשלים ,אופסוניזציה וכו'. תאי Bיכולים להיות משני סוגים :תאי זיכרון המגיבים מהר בחשיפה שנייה ומייצרים נוגדנים; תאי פלזמה המייצרים נוגדנים בתגובות ראשוניות ובשלבים מוקדמים יותר – נוגדנים מסוג .IgMהללו מפעילים את מערכת המשלים ויכולים גם לתווך תגובת ) ADCCלמרות שהיא לרוב מתווכת על ידי .(IgG הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 60 תגובת ADCCיכולה להתבצע על ידי תאים הורגים שונים .באיור מודגמים התאים הללו :תאי ,NKנויטרופילים, מקרופגים ,אאוזנופילים .כולם פעילים באופן דומה :קישור נוגדן לאנטיגן על תא המטרה ושפעול של מנגנוני ADCCבתאים ההורגים השונים. אין צורך לזכור מה כל תא מפריש אך ניכר כי יש מגוון – בהתאם למה שכל תא מפריש. מנגנונים אפקטוריים – סיכום מנגנון הגנה מהתקפה חיידקית האיור מציג חדירה של פתוגן )במקרה זה חיידק( .ניתן לראות רמות פעילות שונות כנגד החיידקים: • יצירה של טוקסינים המנטרלים נוגדנים המופרשים על ידי החיידקים הפולשים; • נוגדנים מנטרלים חיידקים על ידי שפעול מערכת המשלים ההורגת את החיידק; • הנוגדנים ומרכיבי מערכת המשלים מתווכים תהליכי אופסוניזציה ופאגוציטוזה על ידי מקרופגים ונויטרופילים. היחידות הקטנות של מערכת המשלים פועלות מחד להכנת הרקמה הפגועה למעבר מוגבר של תאים לתוכה ;14במקביל ,הפקטורים הקטנים של מערכת המשלים ,לצד פקטורים אחרים ,גורמים לכימוטקסיס – תנועה תאית בתגובה לפקטורים המשוחררים לרקמה המאפשרים את כניסת הלויקוציטים מזרם הדם, ובמצבים מסויימים גם תאי .T 14תאי MASTמהרקמות קולטים את הרכיבים הקטנים של מערכת המשלים ברצפטורים ומשחררים בתגובה היסטמין שמאפשר הכנת הרקמה למעבר קל יותר של לויקוציטים מזרם הדם לרקמה. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :07מנגנונים אפקטוריים – המשך 61 התגובה לוירוסים באיור מוצג תא מודבק בוירוס ולידו תא שאינו מודבק; התא המודבק מפריש IFNsובכך מעודד עמידות להדבקה בתא הסמוך לו .מנגנונים אחרים פועלים כנגד וירוס חופשי – נוגדנים ופקטורים של מערכת המשלים .תאי NK ,T ומקרופגים עוסקים בהצגת אנטיגנים, שיפעול אחד של השני ובליעת תאים מודבקים. באיור התחתון ניתן לראות את חלוקת התפקידים המולדת בין המערכת והנרכשת במהלך החיסונית התגובה החיסונית. בשלב הראשון מתפתחת הגנה כנגד זיהום – ההדבקה הויראלית מעוררת עמידות מפני הדבקה בתאים הסמוכים על ידי הפרשת .IFNα/βבמקביל מתקיימת יצירה של נוגדנים על כל הפעילויות שלהם ,כולל שפעול מערכת המשלים. במקביל מתבצעת השמדה של תאים מודבקים על ידי תאי NKבמערך ההגנה הראשוני ,תאים בלתי- ספציפיים שאינם מכירים אנטיגן על MHCאלא להיפך – הירידה ב MHC-משפעלת אותם להרוג; בשלב מאוחר יותר מופעלים CTLsבתגובה שהינה ספציפית ויוצרת זיכרון .בהדבקה חוזרת על ידי הוירוס עומדים כבר הכן תאי Tזיכרון שיאפשרו תגובה מהירה יותר כנגד ההדבקה הויראלית. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 62 שיעור :07תאי Tמסייעים וציטוקינים ציטוקינים משפחת הציטוקינים כוללת כ 200-חלבונים שונים .הם מתווכים את כל הקשרים הבין-תאיים של תאי מערכת החיסון .הם יכולים לאפשר קשרים בין לויקוציטים )כמו (IL-2ולתווך תגובות כלליות יותר – לא רק קשרים בין לויקוציטים אלא גם קשרים אחרים כמו IFNα/βהפועלים על תאים אחרים אך בסופו של דבר מאפשרים התמודדות עם זיהומים וככאלה מהווים חלק ממערכת החיסון. הציטוקינים הם גליקופרוטאינים בעלי משקל מולקולארי נמוך )פחות מ 30kD-לרוב( .אלו מולקולות המופרשות מתאי דם לבנים ותאים אחרים בגוף .הם לא רק מתווכים אינטראקציות בין תאי מערכת החיסון ,אלא בעלי תפקיד ממשי בפעילויות האפקטוריות – לחלקם יש אפילו פעילויות אפקטוריות ממשיות כמו TNF-αשהינו בעל פעילות הרג. על פי רוב ,הציטוקינים אינם מופרשים קונסטיטוטיבית )למרות שיש כאלה(; חלקם הגדול עובר אינדוקציה לשיפעול היצירה שלהם .זמן מחצית החיים שלהם קצר לרוב על מנת לאפשר בקרה נכונה ולמנוע גירוי חיסוני לא נחוץ .הפעילות של הציטוקינים מתווכת על ידי רצפטורים ספציפיים. שמות משפחות הציטוקינים • אינטרלאוקינים )(IL • פקטורים מעודדי שיבוט ) – (CSFאחראים בעיקר לתהליכי המטופוייזה. • אינטרפרונים )(IFN • פקטורי נקרוזיס של גידולים )(TNF • כימוקינים ) – (CXC ,CCקבוצה גדולה של ציטוקינים ,נחשבת כתת משפחה נפרדת הכוללת למעלה מ 50-חלבוני באדם .השמות הם CXC/CCומספר. הציטוקינים לא רק משפעלים אלא גם סוגרים פעילויות של מערכת החיסון. האיור מתאר גירוי בו התאים המגורים מייצרים ציטוקין הנקלט בתא בעל רצפטור מתאים .זהו מנגנון הפעילות של ציטוקינים – הפרשה מתא אחד וקליטה בתא אחר המכיל רצפטורים מתאימים לצורך הפעלת גנים המתאימים לפעילויות שעליו לבצע. האפיניות של הרצפטורים גבוהה מאוד ולכן גם כמויות קטנות מאוד של ציטוקינים יכולות להיות פעילות מאוד. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :07תאי Tמסייעים וציטוקינים 63 אחד הדברים המסבכים את הבנת הפעילות של הציטוקינים הוא נטייה להפעלת קסקאדות של משובים חיוביים או שליליים. באיור משמאל מובאת דוגמה לעניין זה IFNγ :מופרש על ידי תאי THמופעלים ונקלט על ידי מקרופגים .המקרופג הקולט משופעל אך גם מייצר ציטוקין .IL-12 ציטוקין זה פועל בחזרה על תאי THמשופעלים והופך אותם לתאי ,TH1המייצרים ציטוקינים אופייניים להגנה בפני זיהום ויראלי .זוהי דוגמה למשוב חיובי :תא משופעל משחרר ציטוקין שגורם לשפעול של תא שני המשחרר ציטוקין וכן הלאה. במרבית המקרים הציטוקינים ייפעלו במנגנונים אוטוקרינים או פראקרינים – דהיינו התא המפריש את הציטוקין קולט אותו ברצפטורים משלו ומגיב )הפעלת THעל ידי (IL-2 ופעילות על תאים סמוכים המבטאים את הרצפטורים לציטוקין )כמו אקטיבציה של תאי Bו.(15T- הפעילות האנדוקרינית היא פעילות הורמונלית על ידי שחרור פקטור לזרם הדם ופעילות באיזור רחוק מאוד; כמעט ואין ציטוקינים הפעילים במנגנון זה. מונחים • פליאוטרופיות – לאותו הציטוקין יש פעולות שונות על תאי מטרה שונים .תא Tמסייע שהופעל ומפריש ציטוקין, למשל TH2 המשחרר ,IL-4משפיע בעזרתו על תאים שונים בפעילויות אחרות. • כפילות ) – (Redundancyמצבים בהם כמה ציטוקינים גורמים לפעילות דומה באותו התא .למשל IL-2/4/5 ,גורמים לעלייה בפרוליפרציה של תאי Bלאחר שאלו האחרונים נחשפו לאנטיגן. • סינרגיזם – הפעילות של שני ציטוקינים יחד על אותו תא גבוהה יותר מסך הפעילויות שלהם בנפרד. 15הציטוקינים חסרי ספציפיות; מה בעצם מבקר את היכולת שלהם לתת תגובה שהיא בסופו של דבר ספציפית? התשובה היא הרצפטורים ולכן הבקרה ההדוקה נעשית על הרצפטורים שעל תאי המטרה .תאי ,T ,Bמקרופגים וכו' שעברו חשיפה לאנטיגן מעלים רצפטורים לציטוקינים שיוסיפו וישפעלו אותם. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 64 • אנטגוניזם – ציטוקין אחד מעכב את הפעילות של ציטוקין אחר. מנגנון עיכוב זה חשוב לכיוון התגובה לעבר TH2או IL- – TH1 4ייקח את התגובה לכיוון של TH2 בעוד שה IFN-ייקח אותה לכיוון .TH1 באיור מוצג שיתוף הפעולה בין סוגי התאים השונים על ידי הציטוקינים המתווכים .חשיפה לפתוגנים משפעלת תאי Tשיהפכו לתאי THמפרישי ציטוקינים לתאי Bאו לתאי .CTL-P פעילות הציטוקינים אחראית לפרוליפרציה של התאים כמו גם להתמיינותם .ציטוקינים לא מכוונים רק לפרוליפרציה של תאי Bאלא גם מכווינים אותם להיות תאי פלזמה המייצרים נוגדנים מאיזוטיפ מסויים .כל המנגנונים האלה מבוקרים על ידי ציטוקינים בתנאי שהתאים עברו גירוי לאנטיגן. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :07תאי Tמסייעים וציטוקינים 65 האיור הבא מציג את תהליך ההמטופוייזה. פקטורי תאי הגזע ) ,(SCFשהם סוג של ציטוקינים ,גורמים התמיינות של תאי גזע לפרוג'ניטורים; ציטוקנים אחרים אחראים להתמיינות תאי האב לתאי Bאו תאי T בקו הלימפואידי; IL-5גורם ליצירת אאוזנופילים בשורה המיאלואידית; פקטורים מסוג CSFיכולים לקבוע האם תא גרנולוציט יתמיין למונוציט או נויטרופיל. ציטוקינים משפיעים על תהליכי ההתמיינות של תאי המערכת החיסונית ברמת תא הגזע ותהליכי האקטיבציה שלהם לאחר החשיפה לפתוגן ברקמה או באיברי המערכת החיסונית. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 66 שיעור :08תאי Tמסייעים וציטוקינים – המשך ציטוקינים מתווכים אינטראקציות בין תאי מערכת החיסון אחד לשני ובין התאים לגוף .הם אחראים לפעילות המתוזמנת של מערכת החיסון כך שתפעל בזמן ובמקום הנכונים .לציטוקינים יש רצפטורים גבוהי-אפיניות ,המתחלקים ככלל ל 5-משפחות: משפחת הרצפטורים Class I משפחה זו מדגימה כמה עקרונות חשובים בפעילות ציטוקינים וברגולציה על הפעילות. משפחת הרצפטורים כוללת רצפטורים בעלי מבנה יחסית שמור למגוון ציטוקינים רחב .במשפחה זו יש שלוש תת משפחות מאופיינות יותר )מסגרת אדומה(. כל משפחה כזו מוגדרת כך כי הרצפטורים שלה בעלי מכנה משותף .הרצפטורים של המשפחה בנויים מ 2-3-תת יחידות .בתת המשפחה GM- CSFאו IL-2יש מרכיב משותף ,כפי שניתן לראות באיור: הרצפטורים מאוגדים כמשפחה תודות לקיומה של יחידת .βתת-משפחה זו מדגימה את קיומו של עקרון חשוב בפעילות הרצפטורים לציטוקינים והיא ששתי תת היחידות מתפקדות באופן שונה: • יחידת בטא אחראית להעברת הסיגנל. • יחידת אלפא )אינה אחידה במשפחה( עוסקת בקישור הציטוקין כליגנד. כאשר יחידה אלפא נמצאת לבדה הקישור לציטוקין נעשה באפיניות נמוכה .כאשר ליחידה זו מצטרפת יחידה בטא האפיניות לציטוקין עולה ויחידת הבטא היא זו שמעבירה את הסיגנל בתגובה לציטוקין. שלושת הציטוקינים שלעיל בעלי אותה יחידת בטא ויחידת אלפא שונה; יחידת האלפא השונה מאפשרת לכל רצפטור לקלוט ציטוקין אחר אולם ברוב הרצפטורים ,מכיוון שיחידה בטא זהה ,האפקט של קליטת הליגנד זהה למרות שהליגנד שונה .עובדה זו גורמת לתחרותיות בין הציטוקינים .יש לזכור שדבר זה הינו תלוי קונטקסט – בתאים המבטאים את הרצפטורים ,בכמויות הציטוקינים ,בתזמון וכדומה. צמד החלבונים בתת המשפחה מאפשר קישור לליגנד והעברת סיגנל .יחידת בטא מספקת את הגברת האפיניות לליגנד והעברת הסיגנל בעוד שיחידה אלפא אחראית לספציפיות לליגנד. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :08תאי Tמסייעים וציטוקינים – המשך 67 הרצפטורים של IL-2מורכבים מדימר או טרימר כאשר האלמנט המשותף הינו יחידת גמא .מצב זה גורם לכך שלחלק מהציטוקינים יש פעילויות דומות; הרצפטור ל IL-2-מכיל שתי יחידות העוסקות בהעברת סיגנל )יחידה בטא( והרכב הרצפטורים וזמינות ומיקום הליגנד יכתיבו את התגובה .במצב כזה של יחידה המשותפת לכל כך הרבה רצפטורים, הפעילות החיסונית מאוד תלויה בקיום המרכיב הזה. במחלה XSCID = X-linked severe combined immunodeficiencyיחידת הגמא חסרה ולכן הרבה פעילויות חיסוניות של תאי Tו B-נפגעות .ניתן לחקות את המחלה בחיות מעבדה והיא גורמת בעיקר להפרעה בפעולות תאיות של מערכת החיסון. באיור ניתן לראות שלושה קומפלקסים המייצגים שלושה מופעים של הרצפטור: • רק יחידות –γβאפיניות בינונית לIL-2- • יחידת αלבדה – אפיניות נמוכה לIL-2- • שלושת היחידות יחד – בעל האפיניות הגבוהה ביותר ל.IL-2- ההרכב של הרצפטור ישפיע על האפיניות ל,IL-2- כאשר הרצפטור בעל האפיניות הגבוהה ביותר הוא זה שמכיל את כל שלוש תת היחידות יחד .בקרת פעילות תאי Tתבוקר על ידי פעילות יחידת האלפא :הבקרה על פעילות ציטוקינים נעשית על ידי בקרה על הרצפטורים שלהם .משום כך תאי NK ותאי Tנחים ,שאינם ספציפיים לאנטיגן ,יהיו בעלי בטא-גמא .רק לאחר האקטיבציה הם יבטאו גם את יחידת אלפא שתאפשר להם להגיב גם לריכוזים נמוכים של IL-2ולהגביר את הפעילות שלהם. יחידות בטא-גמא נמצאות על תאי Tנחים כדי שיוכלו להתחיל תגובה. יחידת האלפא מכונה גם TAC = T-cell activation antigenאו ,CD25המשמש כאינדיקטור לכך שתאי Tעברו אקטיבציה. השימוש בציטוקינים מבחינה טיפולית ניתן לבקר במידה רבה את הפעילות החיסונית על ידי שינוי מאזן הציטוקינים .עם זאת ,כל הפרה של שיווי המשקל יכולה לגרום לחסר בפעילות החיסונית או לעודף .האיורים הבאים מתארים מספר דרכים לעיכוב פעילויות תאי Tמסייעים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 68 במחלות מסויימות פעילות THמוגברת ויש לעכבה; ניתן לכוון טוקסין אל התאים על ידי ) IL-2הטוקסין קשור לציטוקין( ויוכל להרוג את התאים )אבל יכול להרוג גם תאים אחרים – בעייתי( .ניתן לעכב את הפעילות על ידי נוגדנים לרצפטור המתחרים עם הציטוקין על הקישור לרצפטור או להשתמש באנלוגים לציטוקין שייקשרו לרצפטור אבל שינוי הקונפורמציה שהם ייגרמו לו לא תעביר סיגנל מחד וגם תימנע כניסה של ציטוקין נטיבי מאידך. הציטוקין TNFחשוב מאוד בהתפתחות תהליכים דלקתיים ,אבל עודפים ממנו אינם טובים; הדבר מוליד מצבים קליניים רבים של מחלות דלקתיות .תהליך דלקתי הוא תהליך מועיל בעיקרו, המתקיים בעקבות חדירה של גורמים זרים או פתוגן ,ומטרתו לגייס את מערכת החיסון .עם זאת ,התהליכים הדלקתיים יכולים לצאת מכלל שליטה – ותופעה זו אינה נדירה .במצבים אלו מתפתחת מחלה דלקתית. בין המחלות הדלקתיות נמצאות המחלות האוטואימוניות .רמות גבוהות של TNFכגורם דלקתי מעורבות בהרבה מהמחלות הדלקתיות ,ואחת החשובות בהן היא Rheumatoid Arthritis )דלקת פרקים( בה יש דלקת במפרקים .גורם מכריע בהתפתחות המחלה הוא TNFαוחולים רבים מטופלים היום במעכבים של הציטוקין ,טיפול שגרם לפריצת דרך מבחינת ההקלה על החולים .היום נמצאים בשימוש כמה אמצעים לעיכוב ,TNFαדוגמת Remicadeו- Humiraשהם נוגדנים מונוקלונלים כנגד .TNFαכמו כן Etanercept ,הוא רצפטור מסיס של TNFα )במקום הרצפטור הממברנל התקין( .הרצפטור תופס את הציטוקין בזרם הדם ומונע את הפעילות שלו. כל דרכי הטיפול בציטוקינים בעיתיות כי כל הפרה של שיווי משקל יכולה לגרום נזק .הפעילות החיסונית אינה מערבת ציטוקין אחד המופרש בנקודת זמן אחת; היא מושפעת ממכלול ציטוקינים, מהכמות היחסית שלהם ומעיתוי ומקום הפרשתם .כל שינוי שמוציא את המערכת משיווי משקל יכול לגרום לתופעות לוואי – חלקן קשות מאוד. אחת התופעות הקשות ביותר היא שימוש ב ,IL-2-המשמש באופן נסיוני לטיפול בחולי סרטן – במיוחד מלנומה – ותופעות הלוואי הקשות לעיתים של הציטוקין; אחת הבעיות היא שציטוקינים הם מאוד קצרי חיים ,כאמצעי לבקרת פעילות החיסון; כאשר משתמשים בהם לטיפול מזריקים כמויות גדולות שלהם ואז עשויות להתפתח תופעות לוואי. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :08תאי Tמסייעים וציטוקינים – המשך 69 ציטוקינים בפעילות ורגולציה של תאי T בעת חדירת פתוגן הוא נלקח על ידי תאים דנדריטים אל בלוטות הלימפה ומאפשר יצירה של תגובה חיסונית ספציפית – על ידי נוגדנים או תאי Tציטוטוקסיים .ביצירת תאי Tשונים )שלושה סוגים שונים – (TH1, TH2,TH17ההכוונה לסוג תא ה T-שיתפתח תלויה בתהליכי הגירוי באיברים הלימפטים השניוניים על ידי ה .APC-בהקשר זה התאים החשובים ביותר הם התאים הדנדריטים. המערכת החיסונית הנרכשת מגבה את הגוף ואת פעילות המערכת החיסונית המולדת .התנאים שנוצרים ומוכתבים על ידי ,APCבעיקר תאים דנדריטים ,ישפיעו על סוג תאי ה T-שמתפתחים .סוג תא T שייתפתח יכתיב פעילות חיסונית ספציפית כי הוא ישפיע על סוגים שונים של תאים בהפרשה של ציטוקינים .סוג התאים האלו הם ,CD4+אשר שולטים בהכוונה לפעילות חיסונית. שונות תאי Tאפקטורים • תאי Tציטוטוקסיים – .CD8+ • תא Tמסייעים – ,CD4+יכולים להיות TH2 ,TH1ו.TH17- • תאי Tרגולטוריים – יכולים להיות CD4+או .CD8+ הציטוקינים ישפיעו על סוג תאי Tשיתפתחו ותאי Tשיתפתחו ישפיעו ,בהפרשת ציטוקינים ,על התפתחות תגובות חיסוניות שונות. מבחינת הקינטיקה של התגובה לפתוגנים ,בתאי THרואים ,בשלבי התגובה החיסונית המוקדמת ,את אוכלוסיית תאי TH17ורק אחר כך את TH1ו.TH2- תת האוכלוסיות TH1ו TH2-אופיינו לפני שנים רבות ויש עליהן הרבה ידע; אוכלוסיית TH17אופיינה בשנים האחרונות ולכן יש עליה פחות ידע. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 70 מטרת תאי TH17היא הגנה מפני פתוגנים חוץ-תאיים .בשלבים מוקדמים של האינפקציה על ידי פתוגן חוץ תאי ,התאים הדנדריטים מפרישים רמות גבוהות של מספר ציטוקינים IL-6 ,TGF-β :ו .IL-23-הציטוקינים יעבדו על תאי CD4+וייגרמו להם להפוך לתאי ,TH17המפרישים .IL-17 הציטוקין IL-17עובד על תאים ברקמות ,דוגמת פיברובלסטים ,אפיתל, קְ ָרטינוציטים .הוא גורם להם לשחרר פקטורים המאפשרים פעילות מוגברת כנגד פתוגנים חוץ-תאיים .הפקטורים יכולים להיות פקטורים מושכי נויטרופילים לאיזור הפגיעה ,המגנים על הגוף מפני פתוגנים חוץ תאיים )במיוחד בקטריות(; פקטורים הפעילים במח העצם להגברת ייצור נויטרופילים ומקרופגים; וכן, בפעילות משולבת יחד עם ,IL-22הציטוקין IL-17גורם ליצירת פקטורים אנטי-בקטריאליים. התאים פעילים בחדירת פתוגן חוץ תאי ומגייסים פעולות המתאימות לטיפול בפתוגן מסוג זה. התאים נחשבים לתאים דלקתיים במהותם ,היכולים לגרום להתפתחות דלקת, ובהתאם גם למחלות דלקתיות ומחלות אוטואימוניות .יציאה מבקרת רמת תאי TH17יכולה להוביל למחלות דלקתיות ואוטואימוניות. בשלבים מאוחרים בתגובה עולות תת האוכלוסיות של TH1ו .TH2-הטבלה מפרטת את תבנית הציטוקינים שהם מפרישים.16 אוכלוסיית TH1אחראית בעיקר לפעילות כנגד פתוגנים תוך-תאיים :וירוסים וחיידקים תוך תאיים ,כאשר גם הפעילות של תאים אלו יכולה להוביל להתפתחות של דלקת .הם מאקטבים תאי CTLהנדרשים בהדבקה ויראלית והם יכוונו גם לתאי Bעל מנת להעלות את מידת יצירת נוגדנים העוזרים בתהליכי אופסוניזציה – שפעול של מקרופגים ונויטרופילים ,המסייעים בפעילויות מגוונות. ישנם חמישה תת-סוגי נוגדנים .תאי Bמייצרים נוגדנים שונים ,כאשר נוגדנים מסויימים מתאימים יותר מאחרים לאופסוניזציה .תאי TH1ייצרו ציטוקינים שייקחו את התגובה החיסונית 16איפיון תת אוכלוסיות של תאי THנעשה על פי הציטוקינים שהם מפרישים ,אין מאפיינים ממברנלים יעילים לכך. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :08תאי Tמסייעים וציטוקינים – המשך 71 לשיפעול מקרופגים באופן ישיר על ידי ) IFNγהמעלה ביטוי (MHC class I&IIאו באופן עקיף על ידי שחרור נוגדנים המאפשרים אופסוניזציה .הציטוקינים של TH1מאפשרים גם אקטיבציה של – CTL הכל מכוון לפעילות כנגד פתוגנים תוך תאיים. לעומתם ,אוכלוסיית תאי TH2ייסחפו את המערכת לכיוון אחר :הם מאפשרים בעיקר תגובה כנגד טפילים ופעילות התאים תגרום לתופעות אלרגיות ואסטמה )בין היתר( .הסיבה לתופעות אלו היא הפונקציה שלהם בסיוע לנוגדן ,IgEהחשוב לפעילויות כנגד טפילים וגם גורם להתפתחות תופעות אלרגיות כבדרך אגב. התאים הפעילים כנגד טפילים הם בעיקר אאוזונופילים ותאי .MASTהפעילות שלהם מוגברת באופן ישיר על ידי הציטוקינים המופרשים מתאי TH2ובאופן עקיף על ידי העלייה ב ,IgE-הנוגדן המתווך את הפעילות שלהם. • תאי TH1עוזרים בעיקר בהפעלת מקרופגים ,תאי Tציטוטוקסיים והיפרסנסיטיביות מעוכבת. • תאי TH2עוזרים בשיפעול אאוזונופילים ותאי MASTוכן הפקת .IgE • תאי TH2מעודדים פרוליפרציית נוגדנים ,הנעשית על ידי תאי ,Bועידוד הגידול שלהם מקורו בציטוקינים המופרשים מתאי .TH1 התא הדנדריטי משחרר את ,IL-12ציטוקין מרכזי בהכוונה ל .TH1-התאים הדנדריטים יכולים גם לגרות תאי ) NKהפעילים נגד וירוסים( להפריש .IFNγשני הציטוקינים מובילים יחד ליצירה של .TH1באיור )משמאל( מפורטים הציטוקינים המאפיינים את .TH1 לעומת זאת ,תאי TH2המגנים מפני פרזיטים )מימין( מופעלים עקב ביטוי הציטוקין .IL-417 הציטוקין גורם ליצירת תאי TH2המפרישים ציטוקינים העוזרים לפעילויות כנגד הטפילים וכבדרך אגב גורמים לתופעות האלרגיות .המשותף בין הגורמים הוא IgEהמתווך פעולות כנגד טפילים וגם גורם לאלרגיה. חשיבות סוג הציטוקינים המופרשים במחלת הצרעת ,הנגרמת על ידי חיידק תוך-תאי החי בתוך פאגוזומים ,יש שתי צורות :קלה )משמאל( וקשה )מימין(. התגובה החיסונית צריכה לשפעל כמה שיותר תאים אשר יפעילו בליעה של 17מקורותיו אינם ברורים בשלבים הראשוניים ,החשוד הוא תא NK-Tשהוא תערובת בין NKלתאי .T הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 72 תאים נגועים בגוף .במחלה הקלה יותר נראה שיש רמות גבוהות של הציטוקינים המאפיינים ,TH1 היעילה יותר מאשר תגובה שמפעילה .TH2בהפעלת תגובה של TH2יש יותר נוגדנים וזה אינו יעיל. אחד הדברים שמכוונים את התגובה הוא סוג ה.MHC- סינרגיה בין האלמנטים באיור ניתן לראות את שלושת הרבדים של המערכת החיסונית :מקרופגים TH1/TH2 ,והתאים עליהם עובדים הציטוקינים .כאשר מקרופג )או תא דנדריטי( מייצר IL-12הוא מתחיל שפעול של ;TH1תאי TH1מספקים לעצמם IFNγומתקבלת ככלל עלייה בפעילויות שלהם :שיפעול מקרופגים ע"י IFNγו- IL-2המשפעל CTLותאי Bמסויימים. בנוסף יש מנגנוני משוב :מקרופג שגורה על ידי IFNγמשחרר ,IL-12המגביר את הייצור של .TH1 מכאן שה IFN-אינו מעלה את הייצור רק על ידי העלאה ישירה של פרוליפרציה של מקרופגים אלא גם על ידי שיפור יכולת השחרור שלהם את הציטוקין המשפעל .TH1משוב חיובי. TH1ותאי NKמשחררים ,IFNγהפועל על מקרופגים להגברת יצירת .IL-12מכאן שבזרוע של TH1 פעילים ציטוקינים המפעילים TH1לטיפול בפתוגנים תוך תאיים; גם התאים הפעילים נגד הפתוגנים משחררים ציטוקינים להגברת מסלול ה TH1-והתגובה החיסונית כנגד פתוגנים תוך-תאיים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :08תאי Tמסייעים וציטוקינים – המשך 73 מנגד TH2 ,נוצרים בעיקר עקב חשיפה ל .IL-4-המקור הראשוני שלו אינו ברור אולם ידוע כי TH2 מייצרים IL-4בעצמם במערכת משוב חיובי .ציטוקינים המופרשים על ידי TH2עוזרים לפעילות מוגברת של אאוזונופילים ותאי MASTויצירה של נוגדנים מסוג .IgE מסתבר שהתחלת היצירה של TH1מעכבת את יצירת TH2ולהיפך; העיכוב נעשה על ידי אותם הציטוקינים המעוררים IFNγ :ו IL-12-גורמים לעיכוב הפעילות או הפסקת היצירה של .TH2 הציטוקינים IL-4ו IL-10-לעומת זאת מפריעים ליצירת TH1או לפעילויות שקשורות ב.TH1- הסתכלות לעומק תא CD4+נאיבי רואה אנטיגן המוצג על ידי מקרופג או תא דנדריטי .הAPC- בלע את הפתוגן ,פירק אותו והציג אותו על .MHC class IIכתוצאה מהבליעה הוא עבר אקטיבציה והחל לבטא .IL-12 היצירה של IL-12מובילה ליצירת TH1 הגורמים לפעילויות שהוזכרו לעיל – אקטיבציית מקרופגים ,סוגים מסויימים של אימונוגלובולינים ,הגברה במשוב חיובי של IL-12על ידי .IFNγ במקביל ,אותו תא Tנאיבי שמתחיל להיחשף ל IL-4-הופך לתא .TH2הוא מייצר IL-4/5/10/13המפעילים אאוזונופילים ותגובות אלרגיות ,יחד עם ייצור אימונוגלובולין .IgEכל אחד מהציטוקינים המשפעל סוג THמסויים מונע שפעול של ה TH-השני. האיור ממחיש את מסלולי הבקרה-ההדדית והמצטלבת של TH מתת-אוכלוסיות שונות .כאן מופיעים גם תאי ,Treg תאים רגולטורים, המסוגלים למנוע הפעלה של TH1וגם של .TH2 הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 74 תאי Tרגולטוריים אוכלוסייה זו יכולה להיות CD4+או .CD8+תאי CD8+הוכרו בעבר בתור .T-cell suppressors לתאים אלו יש פעילויות רבות האחראיות לשיווי המשקל של המערכת החיסונית .המערכת החיסונית מבוקרת מפני שני דברים :פעילות כנגד ההעצמי ופעילות חזקה מדי 18כנגד אנטיגן זר. Tregפועלים בשתי צורות: • מניעת פעילות כנגד אנטיגן עצמי ועל ידי כך מניעת מחלות אוטואימוניות .בשלבי סלקציה חיובית ושלילית של תאי Tהיוצאים מהתימוס ,הסלקציה אמורה לסנן תאים המכירים עצמי; אולם עדיין יש בריחה של כאלה .תאי Tregמאפשרים שיתוק חיסוני של תאים שהגיעו לפריפריה ויצאו כבר מהתימוס. • בקרה על תגובות לזיהומים וחדירה של פתוגנים. כאשר התאים פעילים ביתר יש שיתוק של הפעילות החיסונית .בתהליכים סרטניים מניחים שיש עלייה בתאי Tregהמונעים פעילות חיסונית כנגד תאי הגידול .לעומת זאת ,אם התאים לא היו פעילים מתקבלות מחלות אוטואימוניות ותהליכים דלקתיים חריפים .התאים הם חלק ממערך של אלמנטים שמטרתם לעכב פעילויות חיסוניות .הם מפרישים ציטוקינים מעכבים ,פעילים בעזרת מולקולת – CTLA-4מולקולה ממברנלית המונעת פעילויות חיסוניות; ויש תהליכים של עיכוב העברת סיגנל תוך-תאי מציטוקינים ).(SOCS 18חובה להפסיק תגובה חיסונית בשלב מסויים מתוך הנחה שהמערכת מסוגלת להתמודד עם הפתוגן. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :09ציטוקינים בפעילויות ובקרה של תאיT 75 שיעור :09ציטוקינים בפעילויות ובקרה של תאי T קיימים מספר תאי :Tתאים ציטוטוקסיים ) (CD8+ ,CTLושלושה סוגי תאי Tמסייעים ),(CD4+ כאשר אוכלוסיית TH17מייצרת את IL-17ומגנה מפני פתוגנים חוץ תאיים; אוכלוסיית TH1מאופיינת בהפרשת IL-2ו IFNγ-אחראית לתגובה חיסונית כנגד תאים מודבקי וירוס ואוכלוסיית TH2האחראית לפעילות נגד פרזיטים וייצור נוגדן IgEהיוצר תופעות אלרגיה .תת האוכלוסיות מבקרות אחת את השנייה דרך הציטוקינים. תחום זה מורכב מאוד; אם בעבר חשבו כי ציטוקין אחד יוצר תת אוכלוסייה אחת ,היום ידוע שיש קשרים בין האוכלוסיות ופלסטיות של התאים – הם משתנים מסוג אחד לסוג אחר .אין זה שתא TH17מתחיל את הפעילות ואז מגיעים התאים TH1או TH2אלא שתא THיכול לעבור בין הפנוטיפים ,הציטוקינים שהאוכלוסיות מפרישות מבקרים את האוכלוסיות האחרות. התפקוד של תאי THמגן על הגוף מפני פתוגנים מסוגים שונים .התגובה הזו צריכה בסופו של דבר להיפסק – במיוחד לאחר שהפתוגן הורחק או הומת .התגובות של מערכת החיסון מבוקרות על ידי – Treg תאי Tרגולטורים. תאי Tרגולטורים תאים אלו בעלי שתי פעילויות: • בקרה על תגובות לזיהום – עיכוב פעילויות של תאי מערכת החיסון ,תאים שאוקטבו בתגובה לפתוגן .מטרת העיכוב היא להוריד את הפעילות החיסונית לאחר סיום ההתמודדות עם הפתוגן. • מניעת תגובה כנגד אנטיגנים עצמייים – אם תאי Tהמזהים "עצמי" חמקו מתהליכים נורמלים של בקרה וסלקציה המתחוללים בתימוס כך שהם חופשיים בגוף ,תאי Tרגולטוריים אמורים למנוע את הפעילות שלהם. חוסר איזון בפעילות של תאי Tרגולטוריים עלול לגרום לפעילות יתר של מערכת החיסון )עקב חסר בפעילות תאי Tהרגולטוריים( ולהוביל למחלות אוטואימוניות או תהליכים דלקתיים חריפים; מאידך יכולה להיות פעילות יתר של תאי Tרגולטוריים ועקב כך חסר בפעילות החיסונית שעשוי להוביל לתופעות סרטניות. שלבי התגובה החיסונית לזיהום לאחר חשיפה לאנטיגן מסויים יש אוכלוסייה מוגברת של TH17לעומת ;TH1עם הזמן עולה TH1ובסופו של דבר עולה הפעילות של Tregעל מנת לסיים את התגובה החיסונית .קיימת היפותזה הטוענת שיש איזשהו מעבר בין תת האוכלוסיות – יש מצבים שבהם תאי TH17תועדו כמפרישים ציטוקינים של TH1/2באופן המדגים את הפלסטיות של המערכת. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 76 שני סוגי תאים רגולטורים • – Natural Treg = nTregתאים המתפתחים בתימוס .בתימוס מתקיימים תהליכי סלקציה חיובית ושלילית המבטיחים שתאי Tהיוצאים יכירו אנטיגן בקונטקסט של ,MHCכאשר במקביל התאים המכירים אנטיגן "עצמי" בקונטקסט של MHCמושמדים .במקביל להרג תאים שלא עברו סלקציה וליצירה של CD4+נאיבים המכירים אנטיגן זר ,יש גם יצירה של Tregהפועלים למניעת פעילות חיסונית כנגד אנטיגן עצמי .תאים אלו יוצאים לזרם הדם ולפריפריה שם הם מונעים פעילות כנגד אנטיגן עצמי. • – Inducible (Adaptive) Treg = iTregמקור ההתפתחות של תאים אלו אינו בתימוס; אלו תאי Tנאיבים החיוביים ל CD4/8-שיצאו לפריפריה וכתוצאה מתהליכי שפעול וחשיפה לאנטיגן מעכבים פעילויות חיסוניות. הנושא של תאי Tרגולטורי הוא חדש ורב הנסתר על הגלוי בתחום זה .בתמונה הבאה ניתן לראות את סוגי התאים הרגולטוריים :בחלק העליון נמצים התאים ובחלק התחתון התאים עליהם הם משפיעים. התאים המושפעים מאוקטבים על ידי ) APCתאים דנדריטים בעיקר( המציגים אנטיגן על .MHC בנקודת המפגש בין פעילויות התאים המעכבים נמצאים ציטוקינים מעכבים .אוכלוסיית ה iTreg-מכילה שלושה סוגי תאים CD8+ :ושניים שהם TH3) CD4+ו .(TR1-שלושת הסוגים נמצאים בזרם הדם, עוברים הפצה-מחדש ) (recirculationשל לימפוציטים ויכולים להפוך ל .Treg-בעת העיכוב ,התאים חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :09ציטוקינים בפעילויות ובקרה של תאיT 77 הרגולטורים מפרישים ציטוקינים מעכבים ) 19(IL-10/TGF-βהמעכבים תהליכי גירוי של תאי ה T-על ידי .APCכך ,כתוצאה מחשיפה לציטוקינים המעכבים יש ירידה בביטוי MHCומולקולות לגירוי הדדי ) ;(co-stimulationיש ירידה בהפרשת ציטוקינים דלקתיים; והתוצאה הכללית היא עיכוב כלל הפעילויות של .TH1/ TH2/ CD8 יכול להיות שכתוצאה מפעילות מסויימת יש צורך בעיכוב של סוג תא מסויים בלבד ,למשל ;TH1אבל באופן כללי יש לזכור שהתאים הרגולטורים מעכבים את כל התאים .אם מעוכבים תאי TH1ניתן לראות ירידה בפרוליפרציה שלהם וכתוצאה ירידה בהפרשה של ,IFNγהמעורר מקרופגים להעלות ביטוי של MHCולהפריש .IL-12 באופן דומה עיכוב של TH2מתבטא בירידה בפרוליפרציה והפרשת ציטוקינים חשובים המופרשים על ידם; כתוצאה מתקבל גם עיכוב בפעילויות ההרג של תאי .CD8+ תאי iTregמתפתחים לאחר חשיפה לאנטיגן כתוצאה מחשיפה לציטוקינים מסויימים שמופרשים מהתאים הדנדריטים ותוצאת הפעילות שלהם היא עיכוב הפעילויות החיסוניות כאשר המטרה היא לעצור את הפעילות החיסונית כנגד פתוגן. מאידך nTreg ,מתפתחים בתימוס וכבר שם הם Tregהמסוגלים אפילו בתימוס עצמו לעכב התפתחות תאים המגיבים עם אנטיגן עצמי .יחד עם זאת ,רוב ה nTreg-יוצאים לזרם הדם ומעכבים פעילויות כנגד אנטיגנים עצמיים )בעיקר( למרות שהם יכולים ,כנראה ,גם לעכב פעילויות חיסוניות כנגד פתוגן. הפעילות שלה nTreg-מורכבת וכנראה דורשת מגע עם תאים דנדריטים .בסופו של דבר היא גורמת לעיכוב פעילויות כנגד "עצמי" .במקביל נראה שהם יכולים לעכב גם פעילויות כנגד פתוגנים על ידי הפרשת ציטוקינים מתאימים. תאי ה nTreg-מאופיינים בנוסף בתור ,FOXP3+שהוא פקטור השיעתוק המופעל ורוכש להם פנוטיפ ופעילות של תאי Tרגולטורים .שאר האוכלוסיות שונות ביניהן בביטוי הפקטור הזה .כמו כן nTreg חיוביים ל – CD25-שהיא תת היחידה אלפא של IL-2 receptorהמעיד על אקטיבציה .תאי Tשעברו אקטיבציה על ידי IL-2מבטאים את ,CD25כמו תאי Tרגולטוריים .זאת למרות שלא ברור היכן או מתי נוצרת האקטיבציה. 19שני ציטוקינים אלו נחשבים ציטוקינים אימונוסופרסורים ,למרות שבקונטקסט מסויים הם יכולים להפעיל .TH17 הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 78 תפקיד הציטוקינים בקביעת מערך התאים המתפתחים האיור הבא )מימין( מציג יצירה של ,TH17אחד השלבים הראשונים בתגובה חיסונית נגד פתוגן. בשלבי הזיהום הראשונים התא הדנדריטי מפריש TGF-βלצד רמות גבוהות של IL-6ו.IL-23- הללו עובדים על תאי Tמסוג CD4+והופכים אותם לתאים מפרישי ,IL-17כלומר .TH17 TH17פועלים על הרקמה ומעורר שחרור פקטורים שיימשכו מונוציטים ולויקוציטים. בשלב מאורח יותר של התגובה )משמאל( ,כבר אין זיהום והפתוגן הוסר; התאים הדנדריטים מפרישים כעת TGF-βלצד רמות נמוכות של .IL-6/23 הגירוי הזה גורם לתאי ה T-להיות דווקא תאי T רגולטוריים. הנוכחות או ההיעדר של ציטוקינים מסויימים, בעיקר של IL-6אך ייתכן שגם של ,IL-23 מכוונים את התגובה לכיוון של TH17או .Treg כאן באה לידי ביטוי הבקרה העדינה על ידי ציטוקינים כאלמנטים המכוונים את היצירה של תאי ה.T- סיכום הוריאביליות של תאי T ישנם מספר סוגים של תאי :T • תאי ,CD8+אשר בגירוי נכון מתאי TH1יהפכו ל CTL-שנועדו בעיקר לטיפול בתאים מודבקי וירוס; • תאי CD4+המתחלקים לארבעה סוגים: • TH17משחררים IL-17שפועל על תאים ברקמה ,כמו פיברובלסטים ואפיתל ,ומאפשר תגובה כנגד פתוגנים חוץ-תאיים על ידי גיוס נויטרופילים ומונוציטים; • תאי ,TH1אשר לאחר אקטיבציה ישפעלו את פעילויות ההרג על ידי המקרופגים ויגרו את ה- CTLלהתחיל בפעילויות ההרג; • תאי TH2הם תאים יוצרי נוגדנים ופעילותם היא בעיקר לכיוון של פרזיטים ויצירת ;IgE • תאי Tרגולטוריים ).(Treg חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :09ציטוקינים בפעילויות ובקרה של תאיT 79 תא Tנאיבי ,לאחר חשיפה לאנטיגן בקונטקסט הנכון ,יכול להפוך לכל אחד מארבעה סוגי תאים. התוצרים של תאי CD4+יכולים להיות: • תא TH17הפעיל נגד פתוגנים חוץ תאיים ,המפריש בעיקר IL-17ובמצבים פתולוגיים – כאשר תאים אלו יוצאים משליטה – יכול לגרום לתהליכים דלקתיים ומחלות אוטואימוניות )למשל בחסר של .(Treg • תא TH1בעל פעילות נגד פתוגנים תוך תאיים ,מפריש בעיקר IL-2ו .IFNγ-גם הם מביאים לתופעות אוטואימוניות כאשר יוצאים מכלל שליטה. • תא TH2הפעיל נגד פרזיטים ,יוצר בעיקר IL-4/5/10ותוצרי הפעילות שלו הם ,בין השאר IgE ,המביא לתופעות אלרגיה ואסטמה. • תא Tregהמאפשר בקרה על מערכת החיסון ומפריש TGFβו.IL-10- הפעילות שלו מיועדת בעיקר לסגירת תגובות חיסוניות המופעלות כנגד פתוגנים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 80 ציטוקינים חשובים הטבלה מציגה ציטוקינים חשובים שמקורם בתאי T ומפרטת פעילויות את הציטוקין על תאים שונים. • IL-2מופרש מTH1- וגורם לפרוליפרציה של תאי .T & B • IFNγמופרש בעיקר על ידי ) TH1למרות שנראה שהוא מופרש גם וגורם מ(CTL- לשיפעול של מקרופגים )המפרישים IL-12 שגורם ליצירת ;(TH1 עלייה בביטוי מולקולות MHC על פני מקרופגים; ושפעול של תאי .NK • IL-4מופרש מ TH2-וגורם ליצירה של ,IgEפרוליפרציה של תאי Bועלייה בפרוליפרציה ופעילות של תאי MASTהפעילים כנגד פרזיטים. • IL-5מופרש מ TH2-וקשור בעליית הפעילות של אאוזונופילים ,המטפלים גם הם בפרזיטים. • IL-10מופרש מתאי TH2ומתאי Tregומעכב פעילויות של .TH1באופן כללי זהו פקטור אימונוסופרסורי. • IL-3מאפשר יצירה של פרוג'ניטורים בתהליכי ההמטופוייזה. • TNFαו IL-1β-מופרשים בעיקר על ידי מקרופגים ומונוציטים בהקשר של דלקת .הם משפעלים את האנדותל להפרשת מיקרווזיקולות. • GM-CSFמספק יצירה של מונוציטים ומקרופגים. • TGFβמעכב תאי Tומופרש מתאי .Treg • IL-17מופרש מתאי TH17וגורם בסופו של דבר לפעילות של תאי הרקמה על ידי שחרור כימוקינים שמושכים לאיזור נויטרופילים ומונוציטים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :09תהליכים דלקתיים 81 שיעור :09תהליכים דלקתיים תהליך הדלקת מיועד לגיוס מערכת החיסון לאיזור הדלקת במלוא עוצמתה; לעומת תהליך חיסוני רגיל, שאפילו אינו מורגש כשהוא מתרחש ובמיוחד כאשר מערכת החיסון הנרכשת משופעלת על ידי תאי זיכרון ,במצב הדלקת ניתן לראות מעורבות רקמתית – עליה בנפח כלי הדם וחדירותם המאפשרת לנוזלים ולויקוציטים להיכנס לאיזור הפגוע. בדלקת יש מעורבות חזקה של תת משפחה של ציטוקינים – המוגדרת כמשפחה בפני עצמה – והיא משפחת הכימוקינים .נושא זה יעסוק גם במעורבות הדלקת בפתוגנזה של איידס ,מכיוון שהרצפטורים לכימוקינים חשובים להדבקה של תאים על ידי .HIV התהליך הדלקתי הוא בעיקרו תהליך מקומי בגוף הגורם להבאה מוגברת של מרכיבי מערכת החיסון למקום האירוע; התהליך יכול להיות אקוטי )חריף( או כרוני .הדיון יעסוק ,במסגרת נושא זה, בציטוקינים מעודדי-דלקת ) (pro-inflammatoryוכן ברגולציה של הדלקת ובדלקת סיסטמית )דלקת המתפשטת בגוף(. דלקת מקומית דלקת מקומית מתרחשת בגוף בתגובה לחדירה של גוף זר או פתוגן .תהליך זה מתפתח כאשר מתרחשים :חדירה של מיקרואורגניזמים שונים ,חדירה של גוף זר או כוויות תרמיות או כימיות. התהליך יכול להתפתח גם ללא נוכחות של פתוגן )"דלקת סטרילית"( :עצם הפגיעה ושבירת הרקמה יכולים להוביל להתפתחות תהליך דלקתי. בדלקת סטרילית ובדלקת עם פתוגן התהליכים דומים ,למעט העובדה שהגירוי לתהליך נעשה על ידי הפתוגן עצמו כשהוא נוכח" .כוונת" התהליך הדלקתי טובה :הגבלה של התפשטות הפתוגן .התהליך מוביל לגיוס של מרכיבים רבים של המערכת החיסונית לאיזור בו התרחשה חדירת הפתוגן. תהליכים דלקתיים מתפתחים במקרים הבאים: • כניסה של פתוגן בכמויות גדולות המקשות על המערכת להתגבר עליו. • עיכוב בהתפתחות תגובה חיסונית נרכשת. • פגוציטים בלעו פתוגן שהינו חיידק המסוגל לגדול בתוך הפגוציט. • פתוגנים המסוגלים לרמות את מערכת החיסון )בעיקר וירוסים(. במצבים אלו תתפתח דלקת בכדי להביא להגברת הפעילות של המערכת החיסונית באיזור .האיור הבא מדגים תהליך דלקתי )אקוטי( .ניתן לראות את שכבת העור וכלי דם בו זורמים תאים )בעיקר רואים נויטרופילים( .תאי אנדותל מקיפים את כלי הדם ומאפשרים מעבר תאי דם לבנים לרקמה הפגועה. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 82 בדוגמה מתרחשת חדירת עצם זר ובעקבותיה קריעה של הרקמה .כבר כתוצאה מהקריעה מתשחררים פקטורים שונים – דוגמת היסטמין – הגורמים לשני שינויים רקמתיים :הרחבה של כלי הדם המגדילה את נפח הדם העובר באיזור והגברת החדירות של כלי הדם ,הגורמת בעצמה לשני דברים :כניסת תאי דם לבנים לאיזור הנכנסים ביתר קלות כשהמרווח בין תאי האנדותל גדל וחדירה של נוזל מזרם הדם לרקמה. בשלב מסויים מתחילים תהליכי ריפוי וסגירה של הרקמה הפגועה ,לאחר שפתוגן הושמד וסולק .ישנם גם תהליכי קרישה הסוגרים את כלי הדם הפגועים במקרה של פציעה. באיור נראים הרקמה )מימין( והנויטרופילים בזרם הדם )משמאל( .כדי שהנויטרופילים ותאי דם לבנים אחרים יוכלו להיכנס לאיזור חלים שני אירועים: שיפעול של תאי אנדותל ושחרור של פקטורים כימוטקטיים מהאיזור הפגוע, היוצרים גרדיינט רכוזים יורד שמקורו באיזור הפגיעה" ,הקורא" לתאי הדם הלבנים לבוא לאיזור הפגוע .התאים החיסוניים "מטפסים" במעלה הגרדיינט לאיזור הפגוע לביצוע פעולות חיסוניות. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :09תהליכים דלקתיים 83 נויטרופילים ומונוציטים הם תאים בעלי תגובה חזקה מאוד בתגובה לכימואטרקטנטים .מרכיבי מערכת החיסון צריכים להיות באיזור הזיהום על מנת שיוכלו לעשות פעילותם: • הרג הפתוגן על ידי מגוון הפעילויות של המערכת החיסונית )משלים ,נוגדנים ,לימפוציטים, מקרופגים( בתלות בפתוגן. • נוזלים שחדרו מזרם הד ייגרמו למיהול של הפתוגן או לאינאקטיבציה שלו. • תהליכי קרישה בהמשך מונעים התפשטות נוספת של הפתוגן ויוצרים צלקות )במידת הצורך, במקרה של פגיעה מסיבית ברקמה( כחלק מתהליך הריפוי. תוך כדי התהליך יש תמותה של הפתוגן ,של נויטרופילים ,20הרבה נוזלים וחלבונים – המוכרים יחד בתור המוגלה .מוגלה משקפת חלק מתהליך ההתמודדות עם הזיהום כתוצאה מפעילות מרכיבים רבים. מעורבות דלקת ברקמה דלקת היא תהליך תגובה חיסונית מואצת .עקב כך נוצרים שני שינויים רקמתיים בולטים: • עלייה בנפח כלי הדם – מספקת יותר דם לאיזור. • עלייה בחדירות של כלי הדם – המאפשרת חדירה של נוזל ותאי דם לבנים )לויקוציטים(. תופעות אלו עומדות בבסיס התופעות הדלקתיות – האודם ,החום ,הכאב והנפיחות .העלייה בנפח כלי הדם מובילה לנוכחות מוגברת של דם באיזור וגורמת להאטה בזרימת הדם ,הגורמת לאודם וחום מקומי; העלייה בחדירות של כלי הדם המאפשרת מעבר נוזלים לרקמה גורמת לנפיחות ) ;(edemaבמקביל יש שחרור חומרים המגבירים את הרגישות לפגיעה בצורת כאב כך שהגוף יהיה מודע לכך שמתחולל בו תהליך דלקתי. דלקת כרונית מול אקוטית התהליך הדלקתי נחלק בגסות לשניים :כרוני ואקוטי .לרוב תהליכים דלקתיים מתחילים כתהליכים אקוטיים. • דלקת אקוטית – מתפתחת בתוך 5-6שעות מרגע חדירת הפתוגן )בתנאים מסויימים( .לתוך האיזור מגיע תסנין תאי )הלויקוציטים( המורכב בעיקר מנויטרופילים – קו ההגנה הראשון בעיקר נגד זיהומים בקטריאליים. • דלקת כרונית – במצבים מסויימים ,התהליך האקוטי אינו מספיק כדי להתמודד עם הפתוגן ואז עוברים למצב של דלקת כרונית .מכיוון שהדלקת הכרונית מתפתחת לרוב כשהדלקת האקוטית אינה מספיקה ,לוקח לה מספר ימים להתפתח ) (2-3והתסנין העיקרי בה הם מונוציטים ותאי .T • • • • דלקת מקומית יכולה להיות אקוטית או כרונית. סוגי הדלקות נבדלים בזמן שלוקח להן להתפתח ובסוג התסנין המופרש. דלקת אקוטית מתפתחת מהר ותסנינה בעיקר נויטרופילים; לדלקת כרונית לוקח יותר זמן להתפתח והסתנין הוא בעיקר מונוציטים ותאי .T 20נויטרופילים הם תאים קצרי-חיים אשר מרגע שיצאו לרקמה הפגועה ימותו בתוך 2-3ימים באיזור הדלקת. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 84 ציטוקינים מעודדי-דלקת בכדי לאפשר את התהליך הדלקתי נדרשים שני סוגי פקטורים: • ציטוקינים פרו-דלקתיים. • כימוקינים ופקטורים אחרים בעלי פעילות דומה. מבחינת הציטוקינים הדלקתיים ,מדובר בעיקר בארבעה ציטוקינים: • Interleukin 1 = IL-1 • Interleukin 6 = IL-6 • Tumor Necrosis Factor = TNFα • – Interferon = IFNγמעלה תהליכים דלקתיים בעיקר על ידי עידוד עלייה במולקולות MHC ובשחרור ) TNFαציטוקין דלקתי( על ידי מקרופגים ,המאפשר פעילות דלקתית מוגברת .כמו כן לשני הציטוקינים הנ"ל יש פעילויות סינרגיסטיות המאפשרות תהליך דלקתי. שלושת הציטוקינים הראשונים מופרשים ממונוציטים – בעיקר מקרופגים שעברו שיפעול .יש להם מספר פעילויות :הגברת חדירות כלי הדם ,העלאת ביטוי של מולקולות אדהזיה על תאי אנדותל.21 כמו כן הם מאפשרים הפרשה של פקטורים כימוטקטיים שימשכו את הלויקוציטים לאיזור הפגיעה. האיור מציג מצב דלקתי :הפגיעה ברקמה גורמת להתבטאות המנגנונים הדלקתיים הרגילים ,כמו גם חדירת הפתוגן החיידקי; החיידק משפעל את מערכת המשלים .המרכיבים הקטנים של המערכת ) (C3a, C5aגורמים לשפעול תאי MASTהנמצאים ברקמה כך שיתחילו לשחרר פקטורים – דוגמת היסטמין – המגדילים את נפח כלי הדם וחדירותם .פקטורי המשלים גם משמשים כאטרקטנטים של לויקוציטים מכלי הדם לרקמה הפגועה. במקביל ,מקרופגים הנמצאים ברקמה בולעים את החיידקים וכתוצאה מכך עוברים שיפעול שמתבטא בהפרשה מוגברת של ציטוקינים דלקתיים ) .(IL-1, IL-6, TNFαהציטוקינים גורמים לשני דברים :הם פועלים על תאי אנדותל כדי להעלות ביטוי מולקולות אדהזיה ,אשר יאפשרו עצירה של לויקוציטים בזרם הדם; וכן הם גורמים ליצירה של כימוקינים המושכים את הלויקוציטים לאיזור הפגיעה ברקמה. • • תהליך דלקתי הוא ביטוי פעילות משולבת של הרבה אלמנטים של המערכת. גם ללא אקטיבציה של מערכת החיסון הנרכשת מתאפשר תהליך דלקתי המביא לחדירת נויטרופילים בדלקת אקוטית ומונוציטים ולימפוציטים בדלקת כרונית. 21מולקולות אדהזיה תופסות לויקוציטים בזרם הדם ומזמנות אותם לרקמה הפגועה .ביטוי מולקולות אלו אינו דבר הנדרש בכל זמן כדי למנוע כניסה של לויקוציטים לרקמה שלא לצורך. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :10דלקת וכימוקינים – המשך 85 שיעור :10דלקת וכימוקינים – המשך מחלות דלקתיות דלקת סיסטמית היא דלקת המובילה לעליית חום הגוף; המנגנונים מורכבים יותר ,יש פעילות ומעורבות של איברים נוספים של הגוף ,ולא יורחב הדיבור עליה. התהליך הדלקתי טוב כאשר הוא מתקיים במידה .בחלק מהמקרים התהליך יוצא מרמות בקרה נכונות, למרות שהבקרה על התהליך נעשית ברמות רבות; במקרים רבים הבקרות נכשלות וכתוצאה נראה מעורבות של תהליכים דלקתיים בפתולוגיות – מחלות אוטואימוניות ,אלרגיות ואפילו בתהליכים סרטניים .היום ידוע שתהליכים דלקתיים מעורבים בצורה מאוד חריפה במחלות סרטניות רבות ,בהן הדלקות תורמות להתפתחותו של הגידול הסרטני. המחלות הדלקתיות מספקות את המוטיבציה לנסות ולהבין מה עומד בבסיס התהליך הדלקתי .משפחת הכימוקינים מהווה חלק ניכר מהתהליך הדלקתי והיוותה חלקה פורייה לנסיון לפתח מרכיבים שיעכבו תהליכים דלקתיים. החדירה לתוך הרקמה אתר התפתחות הדלקת ,הוא אתר החדירה של הפתוגן או קריעת הרקמה ,משחרר פקטורים בריכוז הולך ופוחת מהאתר לכיוון כלי הדם כך שנוצר גרדיינט של פקטורים כימוטרקטיים המושכים את הלויקוציטים מכלי הדם אל אתר הפגיעה כשהם נודדים במעלה מפל הריכוזים .בין פקטורים אלה נמצאים הכימוקינים .תהליך נוסף דרוש לדלקת הוא אקטיבציה של האנדותל ,כך שיאפשר את עצירת הלויקוציטים וחדירתם לרקמה .הפקטורים המשתתפים באקטיבציית האנדותל הם פקטורים דלקתיים. • • • צריך לעצור את הלויקוציטים. צריך שהלויקוציטים יחדרו דרך האנדותל – יש עדויות שהם אפילו חוצים את התאים פנימה. צריך לנוע לאורך מפל הריכוזים אל אתר ריכוז הכימוטרקטים הגבוה ,הוא אתר הפגיעה. פקטורים כימואטרקטנטים )כימוטקטים( הפקטורים הכימוטקטים שונים ומגוונים: • תוצרי השבירה של תאי הרקמה הם פקטורים כימוטקטים פוטנטים. • משפחת הכימוקינים היא משפחה של ציטוקינים בעלי תכונת כימואטרקציה פוטנטית. כל הפקטורים הנ"ל מתווכים את התהליכים הדלקתיים ותנועת לויקוציטים מסוגים שונים – בתלות בסוג הדלקת – אל המקום .פקטורים שונים פועלים באיזורים וזמנים שונים ,וגורמים לתת-אוכלוסיות שונות של לויקוציטים להיכנס לאיזור הדלקת. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 86 משפחת הכימוקינים משפחת הכימוקינים כוללת למעלה מ 50-חלבונים באדם .היא מוגדרת כמשפחת ציטוקינים נפרדת מכיוון שלכל החלבונים השייכים לה יש מאפיינים פונקציונליים וסטרוקטורליים משותפים. • מאפיינים פונקציונאליים – כל החברים במשפחה יכולים לגרום לנדידה של לויקוציטים. • מאפיינים סטרוקטורליים – משפחת הכימוקינים מתחלקת לארבע תת משפחות .בכולן C ,מייצג ציסטאין ונוכחות ומיקרום חומצת אמינו זו מגדיר מאפיינים מבניים של המשפחה. משפחת הכימוקינים מחולקת לארבע תת משפחות ,כמודגם בגרף: מקור השמות במבנה דומה באיזור של הקצה האמידי של החלבון )סופו של החלבון( .גודל החלבונים הוא 70-80חומצות אמיניות. • הכימוקין CXCמכיל שני שיירי ציסטאין וביניהם חומצה אמינית כלשהי ) .(Xבהמשך הרצף יש עוד שני אתרים עם ציסטאין .המבנה הזה יוצר שני קשרי SSבחלבון החשובים לקיפולו לצורה הנכונה. • הכימוקינים CCמכילים גם הם 2קשרי SSאולם שני הקשרים בקצה החלבון צמודים ואינם מופרדים בחומצת אמינית ביניהם. קבוצת CCמכילה כ 30-כימוקינים; קבוצת CXCמכילה כחצי מזה .קבוצת CX3Cמכילה שלוש חומצות אמינו בין הציסטאינים; קבוצת Cמכילה קשר SS יחיד. הכימוקינים התגלו כמעורבים בתהליכים לדקתיים אולם בהמשך התגלה שהם מעורבים בקשת פעילויות רחבה: • קשורים בחלוקת תאי ה T-ל;TH1 & TH2- • יצירה של אנג'יוגנזה )יצירת כלי דם(; • מעורבים בסרטן ומנגנונים רבים. העובדה שהם פעילים לא רק בתהליכים דלקתיים גורמת לחלוקתם לשתי משפחות פונקציונאליות: כימוקינים דלקתיים וכימוקינים הומיאוסטטיים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :10דלקת וכימוקינים – המשך 87 כימוקינים הומיאוסטטיים כימוקינים דלקתיים הכוונה של לויקוציטים לאיזורים המתפתחת מתווכים נדידה של לויקוציטים לאיברים לימפטיים ראשוניים ושניוניים – אחראים לניוד בהם דלקת. תקין של לויקוציטים בגוף. מבוטאים לפי אינדוקציה – תהליך דלקתי לא חל מבוטאים קונסטיטוטיבית – מכיוון שהאחריות באופן קבוע בגוף אלא רק בחדירת פתוגן ולכן לניוד קבועה ,ביטוי הכימוקינים ההומיאוסטטיים כימוקינים דלקתיים אינם מבוטאים כל הזמן קבוע. ברקמות .הרקמה תבטא את הכימוקין רק לאחר דוגמאות לפעילות הניוד :הם מסוגלים למשוך פגיעה וסיגנל לתהליך הדורש התערבות מערכת תאי Bבתוך בלוטות הלימפה לאיזורים מסויימים החיסון. הפקטורים בבלוטה; למשוך תאי גזע מהכבד העוברי אל מח האינדוקטיביים הם ציטוקינים העצם; לנייד תאים דנדריטים. דלקתיים – TNFalpha, IL-1beta, IFNgama, LPS כיצד תאים שעברו אקטיבציה ,דוגמת תאי ,Tיודעים לחזור למקום הפגיעה? לאחר האקטיבציה התאים מבטאים רצפטורים לכימוקינים שמתחילים להיות מופרשים באיזור הפגיעה. הלימפוציט משייט בזרם הדם וכאשר הוא מתקרב לאיזור הפגיעה הוא חש בגרדיינט הכימוקין ומתחיל להיכנס לאיזור הפגיעה. החלוקה של הכימוקינים לדלקתיים או הומיאוסטטיים לא הולכת בהכרח לפי CXCאו ;CCיש כאלה ויש כאלה בכל אחת מהמשפחות האלה. הספציפיות של הכימוקינים חלק מהכימוקינים ממשפחת CXCמכילים מוטיב המכונה ,ELRולכן הכימוקינים מתחלקים לחיוביים או שליליים לקבוצת .ELRה ELR-מכתיב את ספציפיות הכימוקין לתאי המטרה. כימוקינים מסוג CXCעם מוטיב ELRמושכים בעיקר נויטרופילים .אלו שללא (ELR- & CC) ELR מושכים בעיקר מונוציטים ותאי .Tמשום כך הראשונים יתווכו בעיקר דלקת אקוטית והאחרונים דלקת כרונית – כי אלו התסנינים המתאימים לכל אחד מסוגי הדלקות. חברים בולטים במשפחת הכימוקינים • – CXCL8הכימוקין הכי פוטנטי למשיכה של נויטרופילים. • – CXCL12בין החשובים במשפחת ,ELR-והמקרה היחיד של כימוקין ללא תחליף.22 • – CCL2 & CCL5הכימוקינים הפוטנטים ביותר מבחינת משיכת מונוציטים ותאי .T 22משפחת הכימוקינים מכילה למעלה מ 50-חלבונים שביניהם יש חפיפה גדולה מבחינת פעילויות; ברוב המקרים אם חסר כימוקין אחד יש גיבוי .עכברים שהם Knockoutלכימוקין CXCL12אינם מתפתחים ,משום שהכימוקין אחראי לפעילויות רבות ,דוגמת יצירת כלי דם ,המונעות התפתחות של העכברים הפגועים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 88 הרצפטורים לכימוקינים הרצפטורים חוצים את הממברנה שבע פעמים )(7 trans-membrane receptors והינם .GPCR23 מסוג הקצה הקרבוקסילי של הרצפטור הינו תוך תאי וקצהו האמידי חוץ תאי .הוא יוצר בממברנה מבנה הליקס דמוי טבעת, והכימוקין נכנס ב"צלילת ראש" לתוך הטבעת ומתחיל בהעברת הסיגנל. שמות הרצפטורים )נומנקלטורה( דומים לשמות אולם הליגנדים ) L (Ligandמוחלפת באות האות R ).(Receptor יש לציין את CXCR4הקושר את הליגנד ) CXCL12המוכר גם בתור (SDF-1 ואת .CCR5שני רצפטורים אלו הם הרצפטורים דרכם וירוס ה HIV-נכנס לתאי המטרה שלו. האיור הבא מציג את היתירות והמתירנות )(redundancy של רצפטורים וכימוקינים מסויימים; הקשר בין כימוקין לרצפטור שלו אינו חד-חד ערכי .מתברר שיש מקרים מעטים מאוד של "קשר מונוגמי" בין רצפטור לכימוקין, שלא כמו 24 ברצפטורים אחרים . ,GPCR = G-Protein Coupled Receptor 23רצפטור המזווג לשיפעול חלבון .G 24אחד המקרים המפתיעים האלה הוא הקשר ,שנחשב למונוגני ,בין CXCL12לבין הרצפטור שלו – .CXCR4לפני כמה שנים התגלה שהכימוקין נקשר גם לרצפטור נוסף. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :10דלקת וכימוקינים – המשך 89 התאים מכילים מגווון רחב של רצפטורים לכימוקינים, ויגיבו בהתאם לכימוקינים הנמצאים בסביבתם. הכימוקינים משפעלים את את מבנה תנועת הלויקוציטים, מאקטבים מולקולות את האדהזיה על גבי הלויקוציטים ומאקטבים את הלויקוציטים הלא ואלמנטים ספציפיים שונים באיזור הדלקתי. עצירת הלויקוציטים בזרם הדם פגיעה דלקתית מעוררת שחרור ציטוקינים הנקשרים לאנדותל ומעוררים ביטוי של סלקטונים הקושרים לויקוציטים וגורמים ל – rolling-גלגול של הלויקוציטים על האנדותל .בהמשך נוצר קשר חזק יותר המאפשר לתאים לחדור דרך האנדותל ואל מקור הפגיעה. שלבי ההיצמדות לרקמה והמעבר פנימה מייצגים תהליך הדרגתי של trans endothelian migration – מעבר דרך אנדותל )מכונה גם – extravasationיציאה מכלי הדם לרקמה( .מעבר זה דורש ארבעה שלבים: • – Rolllingגלגול איטי של הלויקוציטים על האנדותל. • אקטיבציה של התאים – זוהי אינה אקטיבציה של תאי ,Tבמובן של אקטיבציה על ידי אנטיגן ,כי אם אקטיבציה על ידי כימוקין הגורמת להצמדות חזקה של הלויקוציטים אל תאי האנדותל. • עצירה על ידי מולקולות אדהזיה. • מעבר בין תאי האנדותל. הכימוקינים מוצגים על פני סוכרים בממברנת תאי האנדותל ללויקוציטים; האנדותל במצב דלקתי מכונה – activated/inflamed endotheliumאנדותל שעבר חשיפה לציטוקינים דלקתיים אשר שינו אותו כך שיוכל לגרום לתהליכים הדרושים להפעלת תהליך הדלקת. ברקמה הפגועה נמצאים לויקוציטים )דוגמת מקרופגים( המשחררים כימוקינים וגורמים לנדידת לויקוציטים נוספים לתוך הרקמה .יש לזכור כי כימוקינים אלו מעוּררים באינדוקציה על ידי הציטוקינים הדלקתיים. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 90 בעת פגיעה על ידי פתוגן המקרופגים ברקמה יכולים לבלוע אותם ולשחרר ציטוקינים דלקתיים. הציטוקינים פועלים על תאי הרקמה ולויקוציטים שנמצאים בתאי הרקמה וגורמים לשחרור כימוקינים דלקתיים. ברקמה מופרשים יותר מכימוקין אחד בו זמנית .מגוון הכימוקינים יכתיב את סוג הלויקוציטים שייכנסו לתוך האיזור. שלב ה rolling-נובע מקשר יחסית חלש בין הלויקוציט לתאי האנדותל ,המאפשר לו לדגום את תאי האנדותל ולחפש סיגנלים לאירוע דלקתי. כל תהליך ה rolling-וההצמדות החזקה של הלויקוציט לאנדותל לאחר מכן מתווך על ידי מולקולות אדהזיה. מולקולות האדהזיה באיור מופיע צמד אחד )משמאל( האחראי ליצירת אדהזיה חלשה – אותה אדהזיה המאפשרת את תהליך ה- בצמד .rolling סלקטינים 25 הזה זוגם, ובני Mucin-like CAMאו ,ligand שהם מולקולות משתתפים המכונים Selectin אדהזיה מועשרות בסוכרים. כאשר לויקוציט נע בתנועה של rollingעל פני תאי אנדותל הוא יוצר קשרים על ידי סלקטינים וליגנדים לסלקטינים; הקשר הוא נמוך-אפיניות ולכן אם אין סיגנל דלקתי נוסף המאותת ללויקוציט לעצור ,הוא ימשיך להתגלגל על פני האנדותל. זוג האדהזיה השני מאפשר היצמדות באפיניות גבוהה לאנדותל הוא הזוג הימני ,המורכב ממולקולות אינטגרין ובני זוגם בתאי האנדותל המכונים ,Ig-Superfamily CAMשהם בעלי מבנה שרשרות של אימונוגלובולין. תהליך האדהזיה לרקמה חודר פתוגן ,נבלע על ידי מקרופגים ,וציטוקינים דלקתיים מתחילים להשתחרר; הציטוקינים הדלקתיים עושים שני דברים :ראשית הם מעודדים ייצור כימוקינים ושנית הם מעודדים ביטוי של מולקולות אדהזיה – סלקטינים ו – Ig Superfamily CAMs-על פני האנדותל. 25חלבון שבשמו מופיעה המילה lectinהינו חלבון קושר-סוכרים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :10דלקת וכימוקינים – המשך 91 הלויקוציט בזרם הדם )צהוב ,מונוציט כרונית( בדלקת מכיל ליגנדים לסלקטינים היוצרים את הקשר הראשון שנוצר בין האנדותל ללויקוציט.26 הקישור יוצר קשר חלש בין לויקוציט לאנדותל. כתוצאה מהגירוי הדלקתי מתחילה הפרשת כימוקינים .הללו מבוטאים על פני תאי אנדותל ונקשרים לרצפטורים שלהם על פני הלויקוציט .הרצפטור לכימוקין משופעל וגורם לשינוי באינטגרינים המבוטאים על פני הלויקוציט; האינטגרינים ,המבוטאים תמיד במצב לא פעיל, עוברים שינוי קונפורמציה המאפשר להם להתקשר לליגנדים המתאימים המבוטאים על תאי האנדותל. כתוצאה מכך נוצר קשר חזק גבה-אפיניות המאפשר קישור חזק של הלויקוציט לתא האנדותל ומעבר בהמשך ,לתוך הרקמה .שימו לב שהאנדותל המבטא את הרכיבים החיוניים הוא אנדותל מודלק ,אשר שופעל ככזה על ידי ציטוקינים דלקתיים. האיור משמאל מציג את התהליך בצורה רב-שלבית. ללא דלקת ,האנדותל נח .ללויקוציט יש סלקטינים או ליגנדים לסלקטינים. באירוע דלקתי ניכרים שינויים באנדותל: הוא משופעל ,דלקתי ,מציג כימוקינים על פני סוכרים ומבטא על פני הממברנה שלו סלקטינים וליגנדים לאינטגרינים ברמה גבוהה. בשלב הבא נוצר קשר ראשון בין הסלקטין לליגנד הסלקטין ,ה"מעודד" את הלויקוציט לחפש כימוקינים על הממברנה .הכימוקין יגרום לשיפעול האינטגרינים ,יצירת קשר חזק ואיפשור מעבר לתוך הרקמה. מעבר של אינטגרינים ממצב פעיל למצב לא פעיל דורש שני שינויים :שינוי קונפורמציה וקלאסטר )הצמדות של מספר אינטגרינים יחד( ההופך אותם ממצב נמוך-אפיניות לגבה-אפיניות .לאחר שהלויקוציט כבר נכנס לרקמה הכימוקינים מאפשרים שיפעול של מנגנון התנועה המתבטאים בשינויים 26הקשר יכול להיות הפוך – יכול להיות שהסלקטינים יתבטאו על פני הלויקוציט וליגנד הסלקטין על פני האנדותל .כך או כך הפעילות דומה. הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 92 בציטוסקלטון בעיקר על מנת שהתאים יוכלו לנוע בתוך הרקמה במעלה מפל הריכוזים של הציטוקינים הכימוטקטים אל האיזור הפגוע. ציטוקינים דלקתיים מעלים את ביטוי הכימוקינים ברקמה ומעלים את ביטוי מולקולות האדהזיה על פני תאי האנדותל ,דבר המאפשר גם את ה rolling-וגם את החדירה של הלויקוציט לרקמה. רצפטורים לכימוקינים ונגיף הHIV- האיור מציג את וירוס ה .HIV-יש לציין שתי מולקולותgp120 : ,& gp41המתווכות כניסה לתאי מטרה .כל אחת מהמולקולות מצויות במבנה של טרימר .התאים שמודבקים על ידי הנגיף הם בעיקר לימפוציטים ,אך כוללים תאים אחרים בנוסף. הקשר הראשון בין HIVלתאי המטרה הוא על ידי מולקולות ,CD4 ולכן המחלה היא מחלת חסר חיסוני ) ,(immunodeficiencyהגורמת לפגיעה בתפקוד תאי .Tגם מקרופגים במצבים מסויימים מבטאים ,CD4+ודרך מולקולה זו חל המגע הראשון בין הנגיף לתאי המטרה שלו. משמאל :תא Tהמבטא CD4ויוצר קשר עם הנגיף דרך .gp120 ההבחנות הראשונות להדבקת תאי מטרה על ידי HIVהראו שהנגיף משתמש ב CD4-ליצירת הקשר הראשון; אך שנים רבות היה ידוע שאין די בקשר זה לבדו על מנת להדביק את התאים בנגיף ,משתי סיבות: • כשלקחו מולקולות CD4של אדם וביטאו אותן בתאי עכבר ראו שהתאים אינם מודבקים על ידי .HIVיש משהו שחסר להדבקה המוצלחת על ידי HIVאת תאי המטרה שלו. • כשהתחילו לעבוד על HIVראו שיש זנים במעבדה שאוהבים להדביק תאי Tואחרים שמדביקים מקרופגים; פעמים רבות לא ניתן היה לעבור מסוג אחד לאחר ,למרות ששני התאים מבטאים CD4 – יש משהו שונה בין שני סוגי התאים. עובדות אלו הביאו לחיפוש אחר מולקולת co-receptorהעוזרת בתהליך ההדבקה של .HIVהחיפוש נמשך כ 10-שנים ויותר .האיור משמאל מראה את תחילת האפיון של ,HIVכשהוא מחלק את הוירוסים לכאלו שמדביקים מקרופגים, זנים שמדביקים תאי Tוזנים אחרים שמדביקים תאי Tמסויימים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 שיעור :10דלקת וכימוקינים – המשך 93 החיפוש אחר ה co-receptor-קיבל את הרמז הראשון לזהותו בפירסום מ 1995-במגזין Scienceעל ידי ,Robert Galloאשר זיהה את HIVכגורם לאיידס .המאמר טען שכימוקינים מוכרים – RANTES, MIP-1 alpha & MIP-1 betaמונעים הדבקה של תאי Tעל ידי .HIV מה משמעות הדבר של עיכוב הדבקה על ידי כימוקין? הדבר מציע שהכימוקין נקשר לרצפטור ,חוסם אותו ומונע מהוירוס לחדור לתא המטרה .מאמר זה הוביל לגל פרסומים שהוביל לכך שבאוגוסט 1996 המנגנון כבר היה ברור: • במרץ זוהה הרצפטור .CCR5כמה חודשים לאחר מכן CCR5 ,אופיין כרצפטור שקושר את שלושת הכימוקינים שפורסמו במאמר .בכך ניתן הרמז ש CCR5-הוא co-receptorלכניסת הנגיף לתאי המטרה. • במאי 1995התגלה הרצפטור ) CXCR4המכונה גם (fusinוכמה חודשים מאוחר יותר התברר שהוא קושר את הכימוקין .CXCL12 משלב זה והלאה ידוע שהרצפטור ,CCR5הקושר את הכימוקינים & RANTES, MIP-1alpha MIP-1betaהוא קו-רצפטור לנגיף על פני מקרופגים בעוד שהרצפטור CXCR4הוא הרצפטור המשמש לחדירה על פני תאי .Tזה ההבדל שהובחן עוד קודם :נגיפים מסויימים משתמשים באחד הרצפטורים ולא באחר. מאוחר יותר התברר שאנשים שקיימו מגעים מיניים תכופים עם אנשים החולים באיידס ולא נדבקו במחלה הם אנשים בהם יש רצפטור CCR5עם חסר של 32נולקיאוטידים ,כך שהרצפטור לא מתבטא ,והדבר מוליד חסינות טבעית לוירוס .עובדה זו גרמה להנחה שהכניסה דורשת קשר ל.CCR5- רוב ההומוזיגוטים לחסר מוגנים להדבקה )ונמצאים בסקנדינביה(; הטרוזיגוטים נדבקים פחות וכשהם נדבקים המחלה מתפתחת לאט יותר .הגנוטיפ הזה מצוי בעיקר באוכלוסיה לבנה ואינו קיים באפריקה או באסיה. מתוארים גם מצבים בהם יש רמה גבוהה של כימוקינים מסוג CCהמעכבים הדבקה .אנשים עם רמות גבוהות של כימוקינים בסרום גם כן ייתכן שהינם בעלי מניעת הדבקה טבעית. כמעט כל רצפטור לכימוקין יכול לשמש כרצפטור לכניסה של ,HIVלמרות שהמועדפים הם .CCR5 & CXCR4עולה חשש היום לכך שהוירוסים יפתחו נטייה לשימוש ברצפטורים אחרים וכך יפתחו עמידות. כיום חלוקת הוירוסים השתנתה – C5 הם אלו שנכנסים דרך CCR5ו X4-הם אלו שנכנסים דרך .CXCR4הסיבה שהמחלה על ידי C5מתפתחת באיטיות היא שהוירוסים הופכים באופן הדרגתי להיות X4ורק אז הם מדביקים תאי T )כתוצאה ממוטציות באיזור .(gc120 הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011 חמוטל בן דב תרגומים אימונולוגיה -שיעור1 94 האיור הבא מציג את תהליך ההדבקה :הקשר הראשון נוצר בין CD4והליגנד ומביא לשינוי קונפורמטיבי ב ,gp120-המסוגל להיקשר לרצפטור לכימוקין .כתוצאה יש חשיפה של gp41היוצר את הקשר עם ממברנת תא המטרה ומאפשר את כניסת הוירוס. בחסימה על ידי כימוקינים ,הכימוקין חוסם את איזור הקישור של הרצפטור של gp120ומאפשר חסימה של ההדבקה דרך CCR5או .CXCR4 ההכרה ברצפטורים המעורבים בחדירה הולידה רעיונות לטיפול בעזרת מעכבים של הרצפטורים .עם זאת ,עיכוב של הרצפטור CXCR4יכול להיות בעל השלכות על המאחסן ,כיוון שזו מולקולה ללא תחליף החיונית בכל שלב התפתחותי וגם בבוגר. היום יש תרופה בשם Maravirokשאושרה לניסויים קליניים וחוסמת את הגישה של HIVל.CCR5- יש מולקולות נוספות לכימוקינים ,אבל יש בעיה של יתירות .עם זאת ,חסימה של CCR5אינה כה בעייתית כי יש רצפטורים אחרים המתווכים את פעולת הכימוקינים. חמוטל בן דב תרגומים הפקולטה למדעי החיים ,אוניברסיטת תל אביב 2011
© Copyright 2024