Masarykova univerzita




старонка1/3
Дата канвертавання25.04.2016
Памер152.37 Kb.
  1   2   3


Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Ústav experimentální biologie

Oddělení fyziologie a imunologie živočichů






Imunitní reakce obojživelníků, plazů a ptáků

Bakalářská práce


Rok: 2006/2007 Autor: Libor Vojtek Vedoucí práce: RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D.



Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Ústav experimentální biologie

Oddělení fyziologie a imunologie živočichů



Imunitní reakce obojživelníků, plazů a ptáků

Bakalářská práce

Rok: 2006/2007 Autor: Libor Vojtek Vedoucí práce: RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D.

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracoval samostatně, pouze s použitím uvedené literatury.


V Brně dne: Podpis:

Předem bych rád poděkoval vedoucímu bakalářské práce RNDr. Pavlu Hyršlovi, Ph.D. za velmi vstřícné a ochotné jednání, poskytnuté materiály a cenné rady při psaní této práce.


Abstrakt

Tato práce pojednává o imunitních reakcích obojživelníků, plazů a ptáků. Obsahuje stručný popis a srovnání imunitních orgánů a buněk u jednotlivých skupin živočichů. Dále se zabývá také buněčnou a humorální imunitou (vrozenou i specifickou) a také transplantační imunitou všech tří skupin živočichů. Okrajově zmiňuje i modelové organismy obojživelníků, plazů a ptáků.


Klíčová slova: imunologie, obojživelníci, plazi, ptáci, antigen, protilátka, imunitní systém, imunitní orgány, imunitní buňky, transplantační imunita
This work discuss the immune reactions of amphibians, reptiles and birds. It contains short description and comaprison of immune organs and cells in each mentioned group of animals. Next chapters are dealing with cell and antibody mediated immunity (innate and specific) and also transplantation immunity in this three groups of animals. This work mentions briefly the model organisms of amphibians, reptiles and birds too.
Key words: immunology, amphibians, reptiles, birds, antigen, antibody, immune system, immune organs, immune cells, transplantationimmunity


Obsah
1. Seznam zkratek ......................................................................................................... 1

2. Úvod ............................................................................................................................ 2

3. Imunitní systém .......................................................................................................... 4

3.1.1 Nespecifická imunita ..................................................................................... 4

3.1.2 Specifická imunita ......................................................................................... 4

3.2 Orgány imunitního systému ..................................................................................... 5

3.2.1 Orgány imunitního systému obojživelníků ................................................. 5

3.2.1.1 Thymus ............................................................................................... 6

3.2.1.2 Slezina ................................................................................................. 7

3.2.1.3 Ostatní lymfatické orgány ................................................................. 8

3.2.2 Orgány imunitního systému plazů ............................................................... 9

3.2.2.1 Thymus ............................................................................................... 9

3.2.2.2 Slezina .................................................................................................. 9

3.2.2.3 Ostatní lymfatické orgány ................................................................. 9

3.2.3 Orgány imunitního systému ptáků .............................................................. 10

3.2.3.1 Thymus ............................................................................................... 11

3.2.3.2 Kostní dřeň ......................................................................................... 12

3.2.3.3 Fabriciova burza ................................................................................ 12

3.2.3.4 Slezina ................................................................................................. 14

3.2.3.5 Ostatní lymfatické orgány ................................................................. 14

3.2.4 Srovnání imunitních orgánů jednotlivých skupin ...................................... 15

3.3 Buňky imunitního systému ....................................................................................... 16

3.3.1 Buňky imunitního systému obojživelníků ................................................... 16

3.3.2 Buňky imunitního systému plazů ................................................................ 18

3.3.3 Buňky imunitního systému ptáků ................................................................ 18

3.3.4 Srovnání buněk imunitního sytému jednotlivých skupin .......................... 19

3.4 Reakce imunitního systému ...................................................................................... 19

3.4.1 Specifická humorální imunita ...................................................................... 20

3.4.2 Vrozená humorální imunita ......................................................................... 21

3.4.3 Specifická a vrozená buněčná imunita ........................................................ 21

4. Transplantační imunita ............................................................................................. 21

4.1 Transplantační imunita obojživelníků ........................................................ 22

4.2 Transplantační imunita plazů ...................................................................... 22

4.3 Transplantační imunita ptáků ..................................................................... 23

4.4 Srovnání transplantační imunity jednotlivých skupin .............................. 23

5. Modelové organismy .................................................................................................. 23

5.1 Obojživelníci ............................................................................................................... 24

5.2 Plazi ............................................................................................................................. 25

5.3 Ptáci ............................................................................................................................. 26

6. Závěr ........................................................................................................................... 28

7. Použitá literatura ....................................................................................................... 29

8. Internetové zdroje ...................................................................................................... 30

1. Seznam zkratek
APC - antigen prezentující buňky (antigen presenting cell)

BALT - lymfatická tkáň bronchů (bronchus-associated-lymphoid-tissue)

BCR - specifický receptor B lymfocytů pro antigen (B cell receptor)

C1 – C9 - složky komplementu

GALT - lymfatická tkáň střeva (gut-associated-lymphoid-tissue)

Ig - imunoglobulin

IgD - imunoglobulinový izotyp D

IgF - imunoglobulinový izotyp F

IgM - imunoglobulinový izotyp M

IgX - imunoglobulinový izotyp X

IgY - imunoglobulinový izotyp Y

MAC - membránu atakující komplex (membrane attak complex)

TCR - specifický receptor T lymfocytů pro antigen (T cell receptor)

MHC - hlavní histokompatibilní komplex (major histocompatibility complex)

MLR - směsná lymfocytární reakce (mixed lymphocyte reaction)

NK buňky - přirození zabíječi – buňky (natural killers)

TC - cytotoxický T lymfocyt (T cytotoxic lymphocyte)

TH - pomocný T lymfocyt (T helper lymphocyte)

TS - supresorový T lymfocyt (T supressor lymphocyte)


  1. Úvod

Imunitní systém je soubor velmi složitých a navzájem provázaných reakcí, které hrají ve všech organismech velmi důležitou roli v obraně proti vnějším antigenům či chybám vlastního těla. Aby imunitní reakce probíhaly tak, jak je třeba, musí být zapojeny všechny složky imunitního systému. To znamená: orgány, tkáně, buňky, ale i molekuly.

Nejinak se děje i u tří skupin živočichů, kterými se tato práce zabývá, tedy obojživelníků, plazů a ptáků. Jaké jsou hlavní orgány a buňky imunitního systému u jednotlivých tříd? Jak se liší reakce imunitního systému u ptáků od imunitních reakcí obojživelníků? Na jakých modelových organismech se provádí výzkumy v oblastech imunologie? Tato práce pojednává o všech těchto otázkách, ale i o mnohých dalších.

Moderní věda se opírá hlavně o vědomosti z oblasti savčí, popřípadě přímo humánní imunologie. Z evolučního hlediska je ovšem důležité zkoumat imunologii i mnohem jednodušších obratlovců, jako jsou například kruhoústí, paryby a ryby, na něž navazují obojživelníci, plazi a ptáci, kterými se zabývá tato práce, a kteří vytvořili základní pilíře pro imunologii savčí. Poznatky ze savčí imunologie jsou značně komplikované a náročné, proto někdy ani není možné je prozkoumat skutečně do hloubky. Jelikož ale mají stejné základy jako již zmíněné tři skupiny živočichů, dalo by se u těchto mnohem jednodušších forem přijít na spojitosti, které jsou u savců právě tak složité. Díky výzkumu nižších obratlovců (obojživelníků, plazů a ptáků) bychom mohli narazit na fakta, která by byla schopna napomoci člověku jednak v pochopení či v přesnějším odhalení evolučních spojitostí, nebo by dokonce imunitní systémy těchto skupin mohly být natolik podobné savčím, že by se výsledky daly aplikovat v humánní vědě. Mohla by takto vznikat nová antibiotika, léčiva potlačující autoimunitní onemocnění a mnoho podobných přípravků. Například zjištění, proč se krokodýlům nezanítí rána ve značně znečištěné vodě? Jak to, že jsou schopni lépe odolávat a ničit bakterie, které jsou odolné vůči antibiotikům? Proč jejich sérum je schopno zničit virus HIV a netrpí rakovinou? I k takovýmto výsledkům by mohla tato práce a práce na ni navazující vést. Cílem práce je tedy hlavně srovnat jednotlivé skupiny živočichů a zaměřit se na jejich specifika.

Jak již bylo řečeno, nedílnou součástí práce je srovnání imunitních reakcí u jednotlivých tříd živočichů. Společný evoluční vývoj, ba dokonce návaznost a zdokonalení funkcí ať už imunitního systému, nebo i jiných, naznačuje, že mezi plazy a ptáky není tolik rozdílů. Proto mají i v imunologii, potažmo v této práci, tolik společného. Na druhou stranu obojživelníci tvoří v práci jakoby samostatný oddíl, jelikož jsou evolučně mnohem starší a velice vzdálení zbylým dvěma třídám. Na rozdílnost obojživelníků od plazů a ptáků upozorňuje už pouhý vývin přes larvu a následná metamorfóza v dospělce. Neméně velký význam má také studeno versus teplokrevnost živočichů.

Bohužel u plazů a o trochu méně také v imunologii obojživelníků jsou informace někdy velmi strohé a neutříděné. Děje se tak hlavně vinou faktu, že člověk tyto dvě třídy (obzvláště plazy, méně pak obojživelníky) nijak hospodářsky či ekonomicky nevyužívá. Dále je také většina plazů jedovatá či chráněná a je prakticky nemožné chovat je bez ovlivnění jejich imunity. Proto u plazů není žádný jednotný imunologický model, ba naopak každý pokus, který byl dosud proveden, byl proveden na jiném zástupci. Toto vede k již zmíněné změti různých dat. Tato práce je tedy psána s cílem shromáždit a utřídit jednotlivé informace do srozumitelného celku, který bude v budoucnu moci sloužit buď pro snadnější výuku, nebo pro následné navázání vědeckých prací, např. práce diplomové.



3. Imunitní systém
Imunitní systém je jeden ze základních aparátů, pomocí kterých je udržována homeostáza (stálé vnitřní prostředí) v organizmu. Jeho hlavním úkolem je rozpoznání škodlivin od neškodných látek, ať už jsou původu vnějšího, či vnitřního (vlastního). Tohoto děje je docíleno pomocí obranyschopnosti – rozpoznání a zničení vnějšího antigenu, nejčastěji to je patogenní mikroorganismus, nebo jeho zplodiny. Dalším dějem je autotolerance, která zajišťuje rozpoznání a zachování látek tělu vlastních. Posledním z těchto dějů je imunitní dohled, který neustále kontroluje a odstraňuje vlastní škodliviny – odstraňuje staré, poškozené a změněné (zmutované) buňky. Z hlediska imunitních mechanismů lze imunitu rozdělit na nespecifickou (vrozenou) a specifickou (adaptivní) (Hořejší a Bartůňková, 2001) .
3.1.1 Nespecifická imunita
Nespecifická (vrozená) imunita je prvním z mechanismů, které začnou likvidovat infekci hned po jejím proniknutí do organismu, nebo ji ani nevpustí dovnitř (tzv. fyzikální bariéry). Zábranu pro vniknutí antigenních struktur dovnitř organismu tvoří v první řadě kůže. Dalšími hranicemi jsou sliznice, které kryjí jak vnější, tak i vnitřní povrchy, které jsou vystaveny vnějšímu prostředí. Jsou to epitely, kryjící trávicí a vylučovací trakt, dále pak pohlavní soustavu a vývody žláz. Pokud antigeny a jejich části proniknou přes tyto bariéry, nastupují buňky imunitního sytému, které je začnou likvidovat. Ničí je mechanismem fagocytózy, tzn. že je pohltí a následně degradují, nebo je rozloží na jednotlivé peptidy a následně je prezentují T lymfocytům. K těmto buňkám se řadí hlavně granulocyty a makrofágy. Dalšími buňkami nespecifické imunity jsou tzv. NK buňky (přirození zabíječi). Tyto buňky jsou druhem lymfocytů, které mají za úkol ničit intracelulární patogeny (hlavně viry) a dále také nádorové buňky. Nespecifická imunita se vyskytuje jako jediný typ u bezobratlých, obratlovci mají navíc nový typ imunity, a to imunitu specifickou (Toman a kol., 2000).
3.1.2 Specifická imunita
Při specifické imunitě je antigen rozpoznán jedinými bílkovinami v těle, které nejsou kódovány geny, a to receptory. Ty se vytvářejí teprve při diferenciaci klonů lymfocytů. Každý z těchto klonů má potom receptory se specifickým (vlastním) vazebným místem pro antigenní determinantu, neboli epitop. Mikroorganismy i přes svou malou velikost obsahují velké množství různých antigenů s více epitopy. Tyto různé typy epitopů jsou rozpoznávány každý svým specifickým receptorem, a tedy i odlišným klonem lymfocytů. Následně se pak také tvoří specifické protilátky pro daný typ epitopu. Buňky specifické imunity jsou tvořeny dvěma velkými skupinami, a to T a B lymfocyty. Ty vyzrávají v primárních lymfatických orgánech. T lymfocyty v brzlíku (thymu) a B lymfocyty u většiny obratlovců v kostní dřeni (poprvé se evolučně objevuje u bezocasých obojživelníků), pouze u ptáků ve Fabriciově burze. T lymfocyty zprostředkovávají buněčnou specifickou imunitu pomocí receptoru TCR (T cell receptor) a B lymfocyty protilátkovou specifickou imunitu pomocí receptoru BCR (B cell receptor). Místem realizace specifické imunity jsou sekundární lymfatické orgány (Toman a kol., 2000).
3.2 Orgány imunitního systému
Orgány imunitního systému se obecně dělí na primární a sekundární lymfatické orgány. V primárních lymfatických orgánech se uskutečňuje vyzrávání a diferenciace lymfocytů. Mezi hlavní primární orgány obojživelníků, plazů a ptáků patří thymus (brzlík), kostní dřeň (poprvé se objevuje u obojživelníků – jen u žab, ocasatí a beznozí ji ještě nemají) a Fabriciova burza (u ptáků). Sekundární lymfatické orgány jsou místem specifické imunitní odpovědi. Antigen, který je dopraven do sekundárního lymfatického orgánu je navázán na MHC (major histocompatibility complex = hlavní histokompatibilní komplex) molekulách a je prezentován T lymfocytům, které dále pomáhají B lymfocytům v imunitní reakci. Dále v sekundárních lymfatických orgánech dozrávají B lymfocyty v plazmatické a paměťové buňky. Mezi hlavní sekundární lymfatické orgány daných tří tříd živočichů patří slezina, GALT (Gut-associated Lymphoid Tissue, lymfatická tkáň v oblasti střeva) a lymfatické uzliny (Toman a kol., 2000).
3.2.1 Orgány imunitního systému obojživelníků
Primárními lymfatickými orgány obojživelníků jsou hlavně thymus (vývoj T lymfocytů) a slezina (vývoj B lymfocytů, u některých bezocasých v dospělosti i kostní dřeň). Oba orgány jsou složením a funkcí velmi podobné orgánům ostatních obratlovců včetně savců. Sekundárními lymfatickými orgány pak jsou slezina, GALT a četné lymfopoeticky aktivní oblasti v ledvinách, játrech, mezenteriu, žábrech a kůži. Většina poznatků je zkoumána na žábách rodu Xenopus (drápatky) (Paul, 1993).
3.2.1.1 Thymus
Thymus je rozdělen do tzv. lobulů (lalůčky) vazivovými septy. V každém lobulu je vnější kůra (cortex) a vnitřní dřeň (medula) (Toman a kol., 2000). Thymus u Xenopus vzniká třetí den po oplodnění z druhého hltanového váčku a je párový (obr. 1). Během sedmi dní jsou v thymu k nalezení dva hlavní typy buněk. Jsou to buňky epiteliální a lymfoidní, které přicestovaly z mezodermu během 3. – 4. dne vývoje. Tyto kmenové buňky ovšem nejsou do thymu lákány MHC II. třídy jako je to známo u savců, jelikož na epiteliálních buňkách se MHC II vyskytuje až po 7. dni vývoje. Larvální lymfoidní buňky nevytvářejí MHC II proteiny (Turner, 1994).

Během 7. dne se v thymu objevuje XT-1 antigen (protein pro aktivaci diferenciace T lymfocytů) a lymfoidní buňky v thymu se začínají diferencovat. Teprve potom se XT-1 objevuje i v periferii (Turner, 1994).

Během metamorfózy se thymus přesunuje do oblasti ucha a do jejího konce se z něj vyčerpají téměř všechny lymfocyty. Po metamorfóze nastává sekundární histogeneze, po které vznikají nově vytvořené lymfocyty dospělce. Tyto lymfocyty již produkují MHC II proteiny. Thymus ustupuje při dosažení pohlavní dospělosti jedince (Turner, 1994).

V thymu obojživelníků se rovněž nachází další buňky imunitního systému, jako jsou např. velké dendritické buňky, makrofágy a ,,myoid cells“ (buňky, které napomáhají cirkulaci tekutin v thymu, ale možná jsou schopné tvořit i vlastní protilátky). V dřeni thymu (hlavně u dospělců) se dále nachází také buňky s granuly a sekretorické buňky, které nejspíše produkují hormony thymu. Dalšími buňkami, které byly v thymu objeveny, jsou plazmatické buňky produkující IgM, i když vněm nevznikly. Posledními buňkami, které byly v thymu objeveny jsou tzv. pečovatelské buňky (,,nurse cells“), které zajišťují zrání T lymfocytů (Turner, 1994).

Thymektomie (odebrání thymu) v časném stádiu vývoje má vážné účinky na imunitní systém jak bezocasých, tak i ocasatých. Thymektomie provedená během 4. – 8. dne vývoje odhaluje T závislé a nezávislé části imunitního systému žab. Dále pak vyvolává zpomalení odvržení allotransplantátu, zpomalení směsné lymfocytární reakce (MLR), zpomalení syntézy IgY (viz dále) a zpomalení všech reakcí, které souvisejí s antigeny a hapteny na thymu závislými. Thymektomie nijak neovlivňuje reakce závislé na T nezávislých antigenech nebo mitogenech. Obnovení všech funkcí je možné pomocí implantace thymu zpět nebo implantace pouhých disociovaných thymocytů (Paul, 1993).

Obr. 1 Hlava pulce Xenopus laevis s párovým thymem (URL1)
3.2.1.2 Slezina
Slezina je hlavní periferní lymfatická tkáň. Jejími hlavními funkcemi jsou zachycení antigenu, který koluje v tělních tekutinách, a dále pak je místem, kde sídlí proliferující lymfatické buňky, které byly aktivovány antigenem. Dále pak také vypouští tyto aktivované buňky a jejich produkty k místu imunitní reakce. Nedílnou funkcí sleziny je také vývoj B lymfocytů a tvorba erytrocytů, trombocytů a granulocytů. U obojživelníků se slezina objevuje kolem 2. týdne života. Dospělá slezina má přesně odděleny T závislé a T nezávislé zóny (jsou odděleny hraniční oblastí). Slezina obsahuje červenou a bílou pulpu. Bílá pulpa je bohatá na B lymfocyty. Mezi bílou a červenou pulpou je tzv. marginální (perifolikulární) zóna, ve které se nacházejí T lymfocyty, které v dospělosti produkují MHC II, avšak v larválním stádiu ne. V marginální zóně je opět přítomen XT-1 protein, který zajišťuje výchovu T lymfocytů. Krev do sleziny vstupuje centrální arteriolou v bílé pulpě, odkud je poté kapiláramí rozváděna do červené pulpy. Výzkum s indickým inkoustem a fluoreskujícími antigeny ukázal, že prvním místem, které se potkává s cizorodými látkami vyskytujícími se v krvi, je červená pulpa. Tyto antigeny jsou poté zachyceny ve folikulech bílé pulpy a následně vystaveny na povrchu velkých dendritických buněk. Tyto dendritické buňky jsou schopny díky cytoplazmatickým pochodům ,,prostrčit“ svá pseudopodia skrz hraniční oblast do marginální zóny, kde jsou antigeny prezentovány T lymfocytům. Slezina obojživelníků je již v podstatě skoro stejná jako slezina savců (Turner, 1994).
3.2.1.3 Ostatní lymfatické orgány (játra, ledviny, kostní dřeň, lymfomyeloidní uzliny, GALT a kůže)
Játra, ledviny a kostní dřeň jsou stejně jako slezina orgánem, který je spojen s výchovou B lymfocytů, a proto o nich bude krátká zmínka v kapitole pojednávající o B lymfocytech obojživelníků (Turner, 1994).

Lymfomyeloidní uzliny jsou k nalezení opět pouze u některých žab (skokanovití, ropuchovití), a to v krční a hrudní oblasti. Na rozdíl od savčích lymfatických uzlin je primární funkcí uzlin obojživelníků filtrace krve. Ovšem vychytávání cizorodých látek z okolí mají za úkol také. Další velmi důležitou funkcí lymfomyeloidních uzlin je, že jsou zapojeny do dlouhotrvající ochrany proti antigenům. To znamená, že jsou hlavním místem pro uchovávání plazmatických buněk, produkujících protilátky. Larvy některých ,,vyšších“ žab nesou párové lymfomyeloidní uzliny zvané lymfatická žláza, které jsou uloženy v oblasti průdušek. V této lymfatické žláze probíhá hlavně aktivní fagocytóza a filtrace jak krve, tak i mízy. Dále hraje důležitou roli v humorální imunitě (Turner, 1994).

GALT (Gut-associated Lymphoid Tissue) je velmi dobře vyvinutý u dospělých žab, ovšem u ocasatých zcela chybí. Je to orgán, který je první obrannou linií proti antigenům v oblasti střeva. Je tvořen tkáňí, která je plná plazmatických buněk, které produkují hlavně IgM a IgX (Turner, 1994).

Kůže obojživelníků je prostoupena dendritickými buňkami s MHC II. Tyto buňky jsou podobné Langerhansovým buňkám savců a prezentují antigeny, které projdou kůží T lymfocytům (Tuner, 1994).


3.2.2 Orgány imunitního systému plazů
Primárními lymfatickými orgány plazů jsou stejně jako u obojživelníků thymus a kostní dřeň. Sekundárními lymfatickými orgány jsou pak slezina, GALT (kloakální komplex) a lymfatické uzliny (Toman a kol., 2000).
3.2.2.1 Thymus
Thymus plazů je velmi podobný thymu ostatních obratlovců, je zřetelně laločnatý a má jasně odlišenou kůru a dřeň. Kromě lymfocytů se v thymu nachází hodně buněk monocyto makrofágového typu a velké myoidní buňky. Vyvíjí se brzy po oplodnění a s přibývajícím věkem involuje. Při onemocněních a v zimě se rychlost involuce zvyšuje (Turner, 1994).
3.2.2.2 Slezina
Slezina se u plazů nachází u tenkého střeva (u hadů pak blízko slinivky břišní a žlučového měchýře). U některých ještěrů není možno rozeznat červenou a bílou pulpu, avšak u většiny plazů jsou jasně odděleny. Na rozdíl od Xenopus u plazů nejsou jasně definované zóny s T a B lymfocyty, a také u nich nejsou pozorovatelná germinální centra a folikuly. Kromě lymfocytů se ve slezině nacházejí také dendritické buňky. Příchozí antigen stimuluje proliferaci lymfocytů v oblasti artérie, což má za následek migraci lymfoblastů do červené pulpy, kde sekretují protilátky (Turner, 1994; Paul, 1993).
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка