Nadwrażliwość typu IV w komórkach T: mechanizm, reakcje, przyczyny i choroby

W reakcji nadwrażliwości typu IV pośredniczą głównie limfocyty T i makrofagi.

W klasyfikacji nadwrażliwości Gell i Coombsa (1963), określenie reakcji nadwrażliwości typu IV lub nadwrażliwości typu późnego (DTH) zostało użyte do opisania wszystkich tych reakcji nadwrażliwości, które trwały ponad 12 godzin. Później stało się jasne, że kilka różnych typów reakcji immunologicznych może powodować opóźnioną nadwrażliwość.

Reakcje nadwrażliwości typu I, II i III (w których pośredniczą przeciwciała) mogą być przenoszone z jednego zwierzęcia na drugie zwierzę przez surowicę (która zawiera przeciwciała), ale nie mogą być przenoszone przez uczulone limfocyty T. Z drugiej strony, reakcja nadwrażliwości typu IV może być przenoszona z jednego zwierzęcia na drugie tylko przez uczulone limfocyty T, ale nie przez surowicę.

Nadwrażliwość typu opóźnionego jest zlokalizowaną reakcją zapalną wywołaną przez niektóre subpopulacje komórek T H1 przeciwko pewnym antygenom. Charakterystyczną cechą reakcji DTH jest napływ makrofagów do miejsca miejscowego zapalenia. Robert Koch wstrzyknął filtraty kulturowe Mycobacterium tuberculosis w skórę pacjentów z gruźlicą. Wstrzyknięcie spowodowało miejscowy obrzęk w miejscu iniekcji, a reakcję nazwano "reakcją tuberkulinową".

Później stwierdzono, że wiele antygenów indukuje podobne odpowiedzi, a termin "nadwrażliwość typu opóźnionego" został ukuty. Ponieważ reakcje trwały dłużej, proces ten nazywano reakcją nadwrażliwości typu opóźnionego. Uważano również, że reakcja spowodowała rozległą martwicę tkanek, a zatem została nazwana reakcją nadwrażliwości.

Jednak później okazało się, że uszkodzenie tkanki gospodarza jest zwykle minimalne, a reakcja DTH jest ważnym mechanizmem obronnym przeciwko wewnątrzkomórkowym drobnoustrojom (takim jak Mycobacterium tuberculosis) i niektórym antygenom kontaktowym (takim jak bluszcz trujący).

Zasadniczo podjednostka limfocytów CD4 + T1 (określana również jako limfocyty T _DTH ) indukuje odpowiedź DTH. Jednak w nielicznych przypadkach limfocyty T CD8 ⁺ indukują również odpowiedzi DTH.

Mechanizm nadwrażliwości typu IV:

Po wejściu drobnoustroju, który jest otrzymywany przez odpowiedzi immunologiczne DTH, APC gospodarza pochłaniają i prezentują antygeny drobnoustrojowe komórkom T _DTH . Subpopulacja limfocytów T pomocniczych T wydziela wiele cytokin. Cytokiny z kolei aktywują pobliskie limfocyty i makrofagi (Tabela 18.1).

Tabela 18.1: Wpływ cytokin w reakcji DTH

Niektóre z cytokin i ich funkcje podano poniżej:

ja. Czynnik hamujący migrację makrofagów (MIF): Hamuje migrację makrofagów z miejsca zapalnego.

ii. IFNγ, GM-CSF i TNFα wzmacniają mikrobiobójcze i cytolityczne aktywności makrofagów.

iii. IFNγ ma wiele innych funkcji. IFNγ zwiększa ekspresję cząsteczek MHC klasy II na powierzchni makrofagów i w konsekwencji zwiększa się zdolność prezentacji makrofagów przez antygen. Zwiększona prezentacja antygenów z kolei aktywuje komórki T _DTH, które wydzielają wiele cytokin, które wzmacniają funkcje makrofagów. Tak więc interakcja między komórkami T _DTH i makrofagami wzmacnia represje odpornościowe w miejscowym miejscu zapalnym.

iv. Czynnik hamujący leukocytozy hamuje losową migrację leukocytów.

v. IL-8 jest czynnikiem chemotaktycznym dla neutrofili i limfocytów T.

vi. IL-2 stymuluje wzrost aktywowanych komórek T. IL-2 aktywuje również limfocyty cytotoksyczne i makrofagi.

Aktywowane makrofagi z kolei wydzielają pewną liczbę cytokin i biologicznie aktywnych substancji, które powodują zapalenie i niszczenie drobnoustrojów.

ja. Cytokiny: IL-1, IL-6, IL-8, IL-12

ii. Reaktywne metabolity tlenowe, takie jak anion ponadtlenkowy, rodnik hydroksylowy i nadtlenek wodoru.

iii. Proteazy i enzymy lizosomalne.

Odpowiedzi DTH zwykle eliminują wewnątrzkomórkowe patogeny. Ale u niektórych osób patogen nie jest eliminowany pomimo reakcji DTH. W konsekwencji więcej makrofagów gromadzi się wokół miejsca występowania drobnoustrojów. Makrofagi przylegają do siebie i mogą przybierać kształt nabłonka (i takie komórki nazywane są nabłonkowymi komórkami) lub wiele makrofagów łączy się ze sobą tworząc komórki wielojądrowe zwane "komórkami olbrzymimi". Makrofagi wydzielają wiele cytokin i enzymów litycznych, które mogą powodować rozległą martwicę tkanek.

Szereg drobnoustrojów wewnątrzkomórkowych i antygenów kontaktowych może indukować odpowiedzi DTH. Mycobacterium tuberculosis (patogen, który znajduje się wewnątrz makrofagów gospodarza) indukuje reakcję DTH w płucach i powoduje powstanie zmiany typu ziarniniaka zwanej guzowatym. Odpowiedź DTH odgradza bakterie gruźlicy i zapobiega rozprzestrzenianiu się bakterii. Jednak cytokiny i enzymy lityczne wydzielane przez makrofagi i inne komórki ziarniaka powodują rozległe uszkodzenia tkanki płucnej.

Test skórny na reakcję nadwrażliwości typu opóźnionego:

Opóźniony test nadwrażliwości skóry jest prostym testem, który pomaga w diagnozowaniu niektórych chorób zakaźnych. Test wykrywa skórną (skórną) nadwrażliwość na antygeny. W odniesieniu do testów skórnych na choroby zakaźne należy pamiętać, że pozytywny test niekoniecznie wskazuje na aktywne zakażenie testowanym środkiem; pozytywny test skórny wskazuje tylko, że dana osoba została zarażona tym czynnikiem zakaźnym, chociaż może, ale nie musi, cierpieć na tę chorobę (spowodowaną przez ten konkretny czynnik) w momencie testowania.

Testy skórne są wykonywane w celu ustalenia, czy osobnik jest już narażony (tj. Uczulony) na konkretny antygen. Antygen wstrzykuje się do skóry. Pojawienie się obrzęku (zwanego stwardnieniem) w ciągu 48 do 72 godzin sugeruje, że osobnik jest już wystawiony na działanie antygenów, które zostały wstrzyknięte w skórę.

Testy skórne są wykonywane w celu wykrycia wcześniejszej ekspozycji na Mycobacterium leprae (test skórny nazywany jest testem na leprominę), Mycobacterium tuberculosis (test skórny nazywa się test Mantoux) i wielu grzybów (takich jak Coccidioides immitis).

Test skóry Mantoux dla gruźlicy:

Oczyszczoną pochodną białkową (PPD) otrzymaną z hodowli in vitro Mycobacterium tuberculosis stosuje się jako antygen w teście skórnym Mantoux. PPD wstrzykuje się śródskórnie w skórę. Wstrzykiwany obszar jest sprawdzany na rumień (zaczerwienienie skóry) i stwardnienie (obrzęk wywołany reakcją zapalną) po 48 do 72 godzinach wstrzyknięcia. Reakcje zwykle trwają od 48 do 72 godzin (czas wymagany do aktywacji T _DTH, wydzielania cytokin, akumulacji makrofagów i uwalniania enzymów litycznych).

Średnicę stwardnienia mierzy się za pomocą linijki. Jeżeli średnica stwardnienia jest większa niż 10 mm, osoba ta jest pozytywnie skontaminowana. Pozytywny test skóry Mantoux sugeruje, że osoba została uczulona przez Mycobacterium tuberculosis.

Pozytywny wynik testu Mantoux nie oznacza, że ​​osoba cierpi na gruźlicę w czasie testu skórnego. Pozytywny lub negatywny wynik testu Mantoux powinien być skorelowany z objawami klinicznymi pacjenta oraz badaniami radiologicznymi (rentgenowskimi) i bakteriologicznymi.

U osobnika, który jest już uczulony Mycobacterium tuberculosis, obecne są limfocyty T pamięci przeciwko antygenom M. tuberculosis. Komórki T pamięci pozostają w ciele przez dłuższy czas, często wiele lat.

↓

Po wstrzyknięciu PPD, APC pochłaniają i prezentują antygeny PPD specyficznym komórkom T pamięci.

↓

Komórki T pamięci zostają uaktywnione i uwalniają liczne limfokiny do przestrzeni tkankowych.

↓

Wydzielane limfokiny rekrutują wiele komórek zapalnych, zatrzymują je (w miejscu odkładania PPD) i aktywują je. Spośród cytokin wydzielanych przez komórki T, wydaje się, że odgrywają one ważną rolę (czynniki chemotaktyczne makrofagów przyciągają komórki do miejsca odkładania antygenu; czynniki hamujące migrację makrofagów zapobiegają przemieszczaniu się monocytów z miejsca, tak że monocyty są zatrzymane na miejscu, IFNγ aktywuje monocyty).

↓

Infiltracja w miejscu wstrzyknięcia PPD przez liczne komórki odpornościowe i płyn z naczyń krwionośnych powoduje obrzęk w miejscu wstrzyknięcia PPD.

Aktywacja układu koagulacji-kininy prowadzi do osadzania się fibryny w miejscu. Odkładanie fibryny nadaje twardą konsystencję (stwardnienie), które jest charakterystyczne dla tkanek poddawanych reakcjom DTH.

Reakcja DTH jest reakcją ochronną w następujących warunkach:

ja. Gruźlica i trąd

ii. Choroby grzybicze i wirusowe

iii. Guzy

Jednak DTH jest również szkodliwy dla hosta w pewnych warunkach:

ja. Kontakt ze skórą skóry po ekspozycji na niektóre substancje.

Choroby nadwrażliwe typu opóźnionego:

1. Kontaktowe zapalenie skóry

1. Kontaktowe zapalenie skóry lub alergia kontaktowa:

Zapalenie skóry nazywane jest zapaleniem skóry. Nadwrażliwość kontaktowa jest klasycznym przykładem reakcji nadwrażliwości typu IV. Kontaktowe zapalenie skóry jest wypryskową chorobą skóry spowodowaną nadwrażliwością typu IV na antygeny środowiskowe. Reakcje odpornościowe są indukowane przez antygen po jego kontakcie ze skórą. Istnieje wiele antygenów zdolnych do wywoływania alergicznego kontaktowego zapalenia skóry (np. Wiele naturalnych i syntetycznych chemikaliów, metali takich jak biżuteria i zegarek, barwniki i wykończenie tkanin w odzieży).

Erupcja skóry pojawia się jako czerwony obrzęk z pęcherzami. Później skóra pęka i płyn wypływa z tego obszaru. W tym obszarze może występować incydent.

Najczęstszymi środkami nadwrażliwości kontaktowej są hapteny. Mała hombinucowa cząsteczka przenika przez naskórek skóry i wiąże się z białkiem gospodarza i tworzy immunogenny kompleks hapten-nośnik. Kompleks hapten-nośnik jest rozpoznawany przez komórki T gospodarza.

Odpowiedzi komórek T są skierowane przeciwko koniugatowi, ale nie na hapten lub cząsteczkę nośnika, co kontrastuje z indukcją przeciwciała przeciw kompleksowi hapten-nośnik. Podczas pierwszego kontaktu haptenu ze skórą hapten penetruje naskórek skóry i tworzy kompleks białkowy hapten-gospodarz.

Komórki Langehans w naskórku przechwytują kompleksy białkowe hapten-gospodarz, przenoszą je do regionalnych węzłów chłonnych i prezentują kompleksy komórce T pomocniczej. Komórka T pomocnicza zostaje aktywowana, a zatem osoba jest uwrażliwiona na hapten. Proces uczulenia trwa około 2 tygodni.

↓

Gdy hapten wchodzi w kontakt ze skórą po raz drugi i kolejne razy, jest odbierany przez APC i prezentowany uczulonym komórkom T _DTH w skórze i regionalnych węzłach chłonnych. Komórki T _DTH uwalniają pewną liczbę cytokin.

↓

Cytokiny TNF i IL-1 indukują ekspresję cząsteczek adhezyjnych na komórkach śródbłonka naczyń krwionośnych, co z kolei prowadzi do infiltracji miejsca przez monocyty i limfocyty z krwi. Naciekające limfocyty i monocyty wydzielają pewną liczbę cytokin, a obszar jest w stanie zapalnym. Szczyt infiltracji komórkowej osiąga się w 48 do 72 godzin. Większość limfocytów to CD4 ⁺ z niewielką liczbą limfocytów T CDS ⁺ .

Jedynym sposobem zapobiegania alergicznemu kontaktowemu zapaleniu skóry jest unikanie szkodliwego antygenu. Niektóre środki kontaktowe takie jak dinitrochlorobenzen (DNCB) mają zdolność uwrażliwiania wszystkich osób, a zatem DNCB zastosowano do testowania odpowiedzi CMI (test skórny) u pacjentów podejrzanych o występowanie chorób niedoboru odporności. DNCB nie powinien być stosowany jako antygen do badania skóry u ludzi.

Test płatkowy dla kontaktowego zapalenia skóry:

Test płatkowy służy do wykrywania antygenów, na które pacjent jest wrażliwy. Bateria standardowych antygenów wrażliwości na kontakt (takich jak guma, kosmetyki, ekstrakty roślinne, perfumy, metale) jest nakładana na tylną część ciała pacjenta.

Istnieją dwie procedury testu poprawkowego:

ja. W metodzie testu otwartego, na skórę nakładana jest kropla ekstraktu acetonu z alergenu. Aceton szybko wysycha pozostawiając alergen na skórze. Miejsce jest odkryte i zbadane po 48 godzinach.

ii. W metodzie testu z zamkniętą łatką alergen w wazelinie jest nakładany na podkładkę, a wkładka jest spuszczana na skórę. Po 48 godzinach podkładkę usuwa się i bada się miejsce skóry.

Pozytywny (tj. Pacjent jest wrażliwy na zastosowany alergen) test jest wskazany przez rumień, grudki lub pęcherzyki. Jeśli miejsce badania jest negatywne pod względem reakcji, miejsce jest ponownie badane po 72 godzinach i 96 godzinach (od czasu podania alergenu na skórę) w celu reakcji. W jednym siedzeniu około 20 substancji można zastosować jako testy płatkowe.