سایتوکاین‌ها

سایتوکاین‌ها نقش‌های متفاوتی دارند و در بروز پاسخ ایمنی اهمیت بسیاری دارند. بدون وجود ارتباط بین سلول‌ها در هر سطحی، بروز پاسخ ایمنی اصلا ممکن نیست و سایتوکاین‌ها ایجاد ارتباط بین سلول‌ها را در ایجاد پاسخ ایمنی به عهده دارند.

سایتوکاین‌ها شامل صدها مولکول‌ پروتئینی یا گلیکوپروتئینی کوچک با نقشی مشابه هورمون‌ها (برقراری ارتباط بین سلول‌ها) ولی غالبا با اثر موضعی‌هستند.

 

فاکتورهای رشد را گاهی در گروه سایتوکاین‌ها قرار می‌دهند ولی تفاوت‌هایی دارند مثلا GFها به‌طور پیوسته تولید می‌شوند ولی سایتوکاین‌ها تولیدشان وابسته به تحریک و تنظیم شده است.

 انواع سایتوکاین‌ها:

ü       اینترلوکین‌ها (IL): از شماره 1 تا 39 نام‌گذاری شده‌اند که هر کدام روی یک نوع سلول اثر می‌کنند و اثری مشابه را باعث می‌شوند.

در قدیم تصور بر این بود که این مواد صرفا از لوکوسیت‌ها ترشح شده و روی لوکوسیت‌ها اثر می‌گذارند ولی امروزه مشخص شده است که از سلول‌های دیگر هم ترشح می‌شوند و سبب ایجاد اثر مشخصی روی انواع سلول‌ها می‌شوند.

ü       اینترفرون‌ها: از کلمه interference به معنای مداخله و ممانعت گرفته شده زیرا در ابتدا متوجه اثر ممانعتی آن‌ها بر رشد ویروس‌ها شدند.

۳ تیپ مختلف از آن‌ها شناخته شده است:

تیپ 1: اینتفرون‌های آلفا و بتا – عمدتاً خاصیت ضد ویروسی دارند.

تیپ 2: اینتفرون‌های گاما – نقش مهمی در پاسخ‌های ایمنی اختصاصی دارند.

تیپ 3: بعضاً خواص ضد ویروسی دارند.

 

ü       TNF super family: Tumor necrosis factor/عامل نکروزدهنده تومور

 TNF آلفا اولین مولکولی بود که شناخته شد و امروزه بیش از 20 نوع از آن‌ها شناخته شده‌اند.

اعضای این خانواده دو نقش متضاد دارند که این تفاوت عمدتاً به دلیل رسپتورهای متفاوت آن‌هاست:

2.  باعث مرگ سلولی (آپوپتوزیس و نکروزیس)

1. حیات بخش سلولی

ü       کموکاین‌ها: سایتوکاین‌های موثر در chemotaxis به معنای حرکت جهت‌دار سلول‌ها در جهت یک ماده‌ی شیمیایی هستند و مهاجرت سلول‌ها (که امری ضروری است) در پاسخ ایمنی تحت تاثیر این مولکول‌ها می‌باشد.

مثال: اگر عفونتی در نقطه‌ای از بدن ایجاد شود، نوتروفیل‌ها از مغز استخوان باید به ناحیه عفونی مهاجرت کنند.

یا در پاسخ‌های ایمنی اختصاصیAPCها (مهم‌ترین آن‌ها Dendritic cells هستند که به آن‌ها professional antigen presenting cells گفته می‌شود.) باید در اعضای لنفاوی ثانویه آنتی ژن‌ها را به T-cellها عرضه کنند که T-cellها تکثیر و تمایز پیدا کنند و ایمنی اختصاصی شکل بگیرد. دندریتیک سل‌ها در همه جای بدن در بافت‌ها حضور دارند و آنتی‌ژن‌ها را در هرجای بدن uptake می‌کنند و باید به اعضای لنفاوی ثانویه مهاجرت کنند و در اثر کموکاین‌هایی که مدام از این اعضا تولید می‌شوند، دندریتیک سل‌هایی که رسپتور این کموکاین‌ها را در اثر برخورد با آنتی‌ژن ) (APC به دست آورده اند، به سمت اعضای لنفاوی مهاجرت می‌کنند.

·          پاسخ‌های ایمنی اختصاصی یعنی تکثیرT-cellsوB-cells فقط در اعضا لنفاوی ثانویه اتفاق می‌افتد.

ü       Adipokines: از طریق بافت چربی تولید می‌شوند و در متابولیسم و در بیماری‌های مختلف (دیابت، atherosclerosis، فشارخون) نقش دارند.

ü       Others: مثل TGFبتا که در تنظیم پاسخ‌های ایمنی نقش دارد و جز هیچ‌یک از گروه‌های بالا نیست.

 

ویژگی سایتوکاین‌ها

1)       از جنس پروتئین یا گلیکوپروتئین با وزن مولکولی کم می‌باشند.

2)       شناخت رسپتورها و در نتیجه پیامد ویژه آن اهمیت بسیاری دارد.

3)       اتصال سایتوکاین‌ها به رسپتور در نهایت باعث تغییر الگوی بیان ژن در سلول دارنده رسپتور می‌شود.

 

اثرات سایتوکاین‌ها

MHC چیست؟

برای آن که پروتئین برداشته شده توسط APC  به T Cell عرضه شود، نیاز به پروتئین‌هایی بر روی سطح سلول عرضه کننده آنتی ژن به نام کمپلکس سازگاری نسجی اصلی(MHC = Major Histocompatibility Complex)  است. یعنی پروتئین سطحی MHC که بر روی سلول عرضه کننده قرار دارد، موجب نمایش پپتید به T Cell می‌شود. یک ناحیه ژنی تحت عنوان "ناحیه ژنی MHC" که از چند ژن نزدیک به هم تشکیل شده، این پروتئین را کد می‌کند. به این MHCها در انسان همچنین نام  Human Leucocyte Antigen(HLA)را داده اند. MHCها اولین بار در تحقیقات رد پیوند مشخص شدند. به این صورت که مشاهده شد سازگاری این پروتئین در گیرنده و دهنده، در پذیرفته شدن پیوند تاثیر دارد. بعد‌ها نقش اصلی آن‌ها مشخص شد که؛ در پاسخ به آنتی ژن‌های پروتئینی، MHCها بسیار مهم و ضروری هستند.

مزایای واکسیناسیون استنشاقی از راه بینی

برای اکثر میکروب ها ،مخاط اولین مانعی است که باید از آن عبور کرد. بنابراین این موضوع تعجب آور نیست که این مخاط مخاطب بسیار ایمن و کامل است.

نشان داده شد که حتی مقادیر کمی از آنتی‌ژن واکنش محافظتی ایجاد می‌کند. این امر به عنوان یک استدلال قابل توجه است، اگر با سویه های بذر واکسن فعلی H1N1 مقابله کند و حجم مرتبط با تولید ویروس در تخم مرغ ها در نظر گرفته شود.

همچنین یک مزیت واضح است که واکسیناسیون بینی باعث القای مخاطی (حفاظت در محل عفونت) و ایمنی سیستمیک می شود.

در مقابل، واکسیناسیون عضلانی در ابتدا باعث پاسخ سیستم ایمنی بدن (تشکیل آنتی بادی) می شود. علاوه بر این، واکسیناسیون داخل بینی ممکن است حفاظت در برابر عفونت در سایر نقاط مخاطی مانند ریه، روده و دستگاه تناسلی را فراهم کند و حفاظت متقابل را در برابر سویه های مختلف از طریق ترشح آنتی بادی های مخاطی فراهم می کند.

 یکی دیگر از مزیت های مهم استنشاق از راه بینی این است که به راحتی قابل دسترسی است.

رها کردن یا استفاده از اسپری درون‌بینی، اگرچه یک عامل مهاجم نیست ولی باعث ناراحتی بیماران می شود.

این موضوع مهم است، زیرا بسیاری از افراد از این روش تزریق به علت هراسی که دارند اجتناب می کنند؛

القای پاسخ ایمنی در برابر مصرف واکسن از راه ریوی

با وجودی که القای پاسخ ایمنی مخاطی برای جلوگیری و یا درمان عفونت همچنان یک چالش بزرگ است، این موضوع ارزشمند است که به دنبال آن پیامدهای مهمی برای مدیریت سلامت انسان و حیوانات در نظر داشته باشیم.

رسپتورهای سیستم ایمنی ذاتی

رسپتورهای سیستم ایمنی ذاتی به چند حالت می­باشند :

1) همراه با سلول (cell associated) که به سه فرم می­باشد : الف) روی غشا سلولها : باکتری ها و پاتوژن های خارج سلولی را شناسایی می­کنند. ب) داخل سلولی : پاتوژن هایی که به داخل سلول می­روند را شناسایی کرده (اکثراً ویروس ها) ، فرم داخل سلولی یک سری انواع داخل سیتوزولی و روی غشا اندوزوم های داخل سلولی را نیز شامل می­شود.  ج) روی غشا ارگانل های داخل سلولی

2) به فرم محلول (در ترشحات و پلاسما و...) مثل C Reactive Proteins و سورفاکتانت و کمپلمان ها که فعال شدن آن 3 مسیر دارد : الف) مسیر کلاسیک که متعلق به سیستم ایمنی اختصاصی می­باشد. ب) alternative که مختص ایمنی ذاتی است. ج) مسیر لکتین که مختص سیستم ایمنی ذاتی است اگرچه مسیرش همانند کلاسیک است ولی چون دخالت آنتی بادی را ندارد مسیر لکتین ذاتی محسوب می­شود.

* C Reactive Proteins پروتئین های التهابی اند و میزان آن در بیماران عفونی بالا می­باشد.

Toll-like Receptors (TLR): واحد خارج غشایی دارند که لیگاند را شناسایی می­کنند. ( PAMPs یا همان DAMPs )، از دیگر اجزای آن دم داخل سیتوپلاسمی می­باشد که وظیفه سیگنال رسانی را به عهده دارد و همچنین قسمتی دارند که از غشا عبور می­کند (چه غشای سلول و چه اندوزوم)

* یک سری از Toll-like Receptors مثل رسپتورهای 2 و 4 و 5 و 6 روی سطح سلول قرار دارند ، سری دیگر مثل رسپتورهای 3 و 7 و 8 و 9 روی غشا اندوزوم های داخل سلولی قرار دارند.

* این نوع از رسپتورها می­توانند به شکل دایمر در کنار هم قرار گیرند و لیگاند را شناسایی کنند. بعضی از آن ها هومو دایمر هستند مثل TLR2 و TLR4 و بعضی دیگر هترو دایمر مثل TLR2+6وTLR1+2. (هترو دایمر باعث شناسایی طیف وسیع تری از لیگاندها می­شود)

* رسپتورهای 3/7/8/9 اسید نوکلئیک های (DNA و RNA) مربوط به پاتوژن را شناسایی می­کنند.
رسپتور 3 : مسئول شناسایی double stranded RNA می­باشد که یک ویژگی مربوط به ویروس های در حال تکثیر می­باشد.

رسپتور 7 و 8 : مسئول شناسایی single stranded RNA که مربوط به پاتوژن (داخل اندوزوم) می­باشد.(اما RNA انسان داخل سیتوپلاسم است پس توسط این رسپتور شناسایی نمیشود.)

رسپتور 9 :  DNAهای غنی از CPG که در باکتری های R متیله هستند مورد شناسایی قرار می­دهند.
رسپتور 4 : مسئول شناسایی لیپو پلی ساکارید های باکتری گرم منفی

رسپتور 5 : مسئول شناسایی فلاژنین باکتری

رسپتور 2 : به صورت هومو دایمر و هترو دایمر با رسپتورهای 1 و 6 می­توانند اجزای دیگری از باکتری را شناسایی کنند.

وظایف رسپتور های ذاتی به فرم محلول در پلاسما:

تفاوتهای سیستم ایمنی ذاتی و اختصاصی

 Specific بودن پاسخ های ایمنی Adaptive وnonspecific  بودن سیستم ایمنی ذاتی. در سیستم ایمنی Adaptive ، سلولهای خاطره (memory) را داریم اما در سیستم ایمنی ذاتی این سلولها را نداریم. Distribution self or non-self برای هردوی سیستم های ایمنی ذاتی و اختصاصی هست، یعنی در حالت طبیعی سیستم ایمنی ذاتی و اختصاصی به آنتی ژن‌های خودی پاسخ نمی­دهند (مگر در بعضی موارد مثل بیماریهای خودایمنی) و توانایی افتراق بین سلولهای خودی و غیرخودی را دارا هستند. مدت زمان بین برخورد میکروب با بدن و پاسخ ایمنی داده شده در سیستم ایمنی ذاتی و اختصاصی متفوت است. به اینگونه که سیستم ایمنی اکتسابی حدود 12 الی 24 ساعت بعد وارد عمل می­شود. در سیستم ایمنی اختصاصی، تنوع پاسخ های داده شده بیش تر است چرا که به علت اختصاصی بودن آن در برابر هر جزء کوچکی هم یک پاسخ متفاوت می­دهد.

پاسخ ایمنی ثانویه : در سیستم ایمنی اختصاصی سلولهای خاطره را داریم که سبب می­شوند در برخورد دوم همان میکروب با بدن پاسخی سریعتر و قوی تر داشته باشیم. (اما در سیستم ایمنی ذاتی به علت عدم وجود سلولهای خاطره ، برخوردهای بعدی درست همانند برخورد اول میکروب با بدن است)

_ سیستم ایمنی ذاتی اولین پاسخ را ایجاد می­کند .
_ سیستم ایمنی ذاتی توانایی تحریک سیستم ایمنی اختصاصی را دارد، یعنی این سیستم ذاتی است که تعیین می­کند در مرحله ی بعدی کدام پاسخ سیستم ایمنی Adaptive به وجود بیاید و باعث ایجاد یک پاسخ ایمنی اکتسابی مناسب تر برای پاسخ دهی به آنتی ژن می­شود.پس اجزای سیستم ایمنی ذاتی از اختصاصی جدا نیست.

الگوهای مولکولی همراه با پاتوژن PAMPs = pathogen associated molecular patterns

ساختارهای میکروبی هستند که باعث تحریک پاسخ های ایمنی ذاتی میشوند. هر دسته از پاتوژنها یک ویژگی و یا الگوی خاصی دارند که توسط سیستم ایمنی ذاتی شناسایی می­شوند .
رسپتورهای شناسایی کننده ی الگو PRRs = pathogen recognition receptors  
رسپتورهای سیستم ایمنی ذاتی که PAMPs ها را شناسایی می­کنند.
PAMPs ها می­توانند ساختارهای متفاوت پروتئینی، کربوهیدرات، اسیدنوکلئیک و.... داشته باشند. که این ساختارها در بدن ما هم هستند اما به علت تفاوتهایی از PAMPs به آنها پاسخ داده نمیشود.در واقع ویژگی های اختصاصی هرکدام از PAMPها سبب میشود تا سیستم ایمنی ذاتی نسبت به اجزای خودی پاسخ ندهد و PAMPs ها در محل هایی از بدن قرار میگیرد که رسپتورها یا PRR های سیستم ایمنی ذاتی، آن مکان ها را بعنوان محل پاتوژن شناسایی می­کنند . پس درواقع 1-نوع این PAMP ها و 2-محل آن­ها درواقع باعث می­شود که سیستم ایمنی ذاتی بتواند این PAMPها را از ساختارهای خودی تشخیص داده شود.

RNA های دو رشته: از ویژگی ویروس های در حال تکثیر هستند، اما در بدن انسان DNA  دو رشته ای را داریم که هرکدام از روی یک RNA تک رشته ای ساخته شده است.

سکانس های CG در DNA : این سکانس ها در باکتریهای غیر متیله ( unmethilated  ) هستند در صورتیکه اگر این سکانس ها در بدن انسان باشند متیله هستند.
پروتئین ها : آغاز پروتئین ها با N-formyl methionin ویژگی مخصوص به پروتئین های باکتریایی است.

انواع لنفوسیت B

A) فولیکولار که وارد فولیکول‌های گره‌های لنفاوی می شوند. (بیش ترین و مهم‌ترین)

B) در marginal zone طحال قرار می‌گیرند.
C) B1-B cell که تنوع کمتری دارند.

*مغز استخوان که محل تولید لنفوسیت های B است که  تکامل و بلوغ تا مرحله ی IMmature در آنجا صورت می گیرد. محل final maturation در طحال صورت می گیرد که پس از آن، لنفوسیت ها بین غدد لنفاوی مثل کشاله ران پخش می شود.

فرضیه کلونال: هر کلنی B cell مخصوص شناسایی یک نوع آنتی‌ژن است. با توجه به این فرضیه در بدن انسان 10⁷ نوع کلون B cell داریم  که 10⁷ نوع آنتی‌ژن را می‌شناسند.

*تعیین کننده نوع B cell گیرنده های آنتی ژنی یا BCR یا آنتی بادی سطح سلول هستند.

ایجاد گیرنده های اختصاصی آنتی‌ژن در مراکز لنفاوی زایا چه B cell و T cell مستقل از آنتی‌ژن است یعنی در هر صورت گیرنده در حال تولید شدن است.

پس تکامل گیرنده های لنفوسیت B در مغز استخوان مستقل از  آنتی‌ژن است. اما برای فعال شدن و تکثیر وابسته به آنتی‌ژن است.

فاز های پاسخ ایمنی پس از بالغ شدن سلول های B و برخوردشان با آنتی‌ژن:

1)شناسایی    2)فعال شدن    3)تکثیر   4)تمایز(شکل تمایز یافته لنفوسیت B پلاسما سل است)

Affinity maturation: آنتی بادی هایی که در ابتدا تولید می شوند Affinity شان نسبت به آنتی‌ژن کمتر از آنتی بادی هایی است در در فاز نهایی تولید می شوند؛ یعنی هر چه پاسخ ایمنی بیشتر پیش می رود، تمایل آنتی بادی نسبت به آنتی ژن بیشتر می‌شود. (بیشتر می‌چسبد!)

Class switching: اولین آنتی بادی‌ای که در مقابل یک عفونت تولید می شود، از نوع IgM است. در فاز‌های بعدی IgM، IgG، IgE و . . هم داریم.

نکته: ترشح آنتی بادی پس از تولید پلاسما سل، affinity maturation و class switching همگی وابسته به آنتی ژن هستند و در سلول‌هایB  بالغ اتفاق می افتد.

از آنجایی که 10⁷ نوع گیرنده آنتی‌ژنی وجود دارد، تبعیت تولید این تعداد از گیرنده‌ها از نظریه‌ی یک ژن یک زنجیره پلی‌پپتیدی ناممکن است.

ژن های گیرنده آنتی ژنی به صورت چندین قطعه وجود دارد که این قطعات ژنی به صورت تصادفی بُر می‌خورند و باعث ایجاد حالت های مختلف و در نتیجه باعث ایجاد انواع گوناگونی از آنتی ژن‌ها می شود.

آنتی بادی 4 زنجیره دارد:2 سنگین،2 سبک

ژن های زنجیره ی سنگین روی کروموزوم 14 هستند. زنجیره سبک یا به صورت کاپا است و یا به صورت لاندا؛ که ژن کاپا روی کروموزوم 2 و ژن لاندا روی کروموزوم 22 قرار دارد.

چندین قطعه ی ژنی وجود دارد(قطعات ژنی V,D,J,C) و قطعات V,DوJ به صورت تصادفی بُر می خورند و انواع مختلفی از حالت های ژنی را ایجاد می کنند و بخش متغیر آنتی ژن ها را سبب می شود ولی قطعه ی C باعث ایجاد بخش ثابت آنتی ژن می شود.

قطعات ژنی D فقط برای تولید زنجیره سنگین آنتی بادی استفاده می شود که 23 نوع است. پس تنوع زنجیره سنگین نسبت به سبک بیشتر است.

در ابتدا توالی ثابت ژنی وجود دارد و همه‌ی ژن‌ها در جایگاه خود قرار دارند که در همه‌ی سلول‌ها به یک شکل است.

پدیده اپی ژنتیک: در همه سلول ها تمامی ژن ها حضور داشته اما بیان آن‌ها در سلول های مختلف متفاوت می‌باشد. بر طبق آن در  B cells نواحی لوکوس ژنی برای تولید گیرنده‌های متعدد در دسترس یکی سری آنزیم‌ها قرار گیرند.

آنزیم های recombination activating gene(RAG): این آنزیم ها باعث شده قسمت های V،D،J  تصادفی کنار هم قرار گیرند.

*برای تولید BCR بازآرایی ژنی همیشه از زنجیره سنگین آغاز می شود و سپس بازآرایی زنجیره سبک انجام می گیرد و در کنار هم قرار می گیرند و آنتی بادی شکل می گیرد و پس از آن به سطح سلول می رود.

پس از اینکه قطعات ژنی در کنار یکدیگر قرار گرفتند،رونویسی از آن انجام می شود. و RNAاولیه تولید می‌شود. و بعد از یک RNA processing سبب می‌شود که قطعات ژنی V, D, J در کنار قطعه C قرار گیرند. و پس از آن ترجمه انجام می‌گیرد.

در B cell در حال تکامل(immature=)  تنها IgM را در سطح خود دارد.

در B cell بالغ (mature=) قبل از برخورد دو نوع IgM و IgD را دارد.

اولین ژنی که در ناحیه ثابت باید rearrangement کندCµ (مربوط به IgM) است.

در بین قطعات V,Dو J جایگاه شناسایی آنزیم RAG وجود دارد.جایگاه شناسایی RAG دارای قسمت های نونامر(9 نوکلئوتیدی) و هپتامر(7 نوکلئوتیدی) است.

قانون 12-23: قطعاتی می‌توانند به هم متصل شوند که یک طرف 12 و طرف دیگر 23 نوکلؤتید فاصله باشد. ابتدا D به J و سپس D-J به V وصل می‌شوند. (چون که D و V هر دو 12 نوکلئوتید در کنارشان قرار دارد، امکان اتصال این دو در ابتدا وجود ندارد.)

*D در قطعه ژنی زنجیره سبک نیست و این قانون خود به خود رعایت می‌شود.