TECHmED

TECHmED / Základy transplantácie orgánov

Základy transplantácie orgánov

Peter Blahút

Peter Blahút 10/04/2013
techmed@techmed.sk


75 384

Pacientov čaká na transplantáciu.
V USA (Máj, 2013).

15 027

Pacientov čaká na transplantáciu.
V 7 krajinách Európy (Január, 2013).

UNOS eurotransplant




Tu si môžete pozrieť transplatnáciu srdca v priamom prenose :-)

I. Hlavný histokompatibilný komplex

Označuje sa aj ako MHC (Major histocompatibility complex). Sú to molekuly na povrchu buniek, ktoré zodpovedajú za histokompatibilitu tkanív. U človeka sa tieto melekuly označujú ako HLA (Human leukocyty antigen), lebo boli objavené na leukocytoch.

Na krátkom ramienku 6. chromozómu sa nachádza skupina génov, ktorá sa označuje ako HLA oblasť. Tvorí ju 3600 kilobáz, ktoré kódujú 224 génov a z toho je 96 pseudogénov. Gény sa nachádajú na jednotlivých lokusoch a kódujú funkčne odlišné molekuly na povrchu buniek. HLA oblasť sa rozdeľuje na 3 triedy podľa funkcie a štruktúry HLA molekúl. V každej triede sa nachádzajú lokusy, ktoré obsahujú určité gény. Lokusy sa označujú rovnako, ako molekuly ktoré kódujú. Gény lokusu HLA-A kódujú molekulu HLA-A a zase gény lokusu HLA-DR kódujú molekulu HLA-DR. Do HLA I. triedy patria lokusy/molekuly HLA-A, B, C, E, F, G. HLA II. triedu tvoria lokusy/molekuly HLA-DR, DQ, DP, DM, DO. HLA III. triedu tvoria lokusy C4, C2, faktor B, HSP70, TNF. Molekuly III. triedy sa ani štruktúrne ani funkčne nepodobajú HLA molekulám I. a II. triedy, no gény pre HLA molekuly III. triedy sa nachádzajú v HLA oblasti a tak dostali názov HLA III.




HLA systém na 6. chromozóme
HLA molekuly I. triedy:HLA-A, B, C, E, F, G
HLA molekulu II. triedy:HLA-DR, DQ, DP, DM, DO
HLA molekuly III. triedy:C4, C2, faktor B, HSP70, TNF

V skutočnosti má HLA oblasť viac génových lokusov. Nasledujúci obrázok zobrazuje lokusy I. a II. HLA triedy. Tretia trieda tam nie je, lebo molekuly III. triedy sa štruktúrne ani funkčne nepodobajú molekulám I. a II. triedy a okrem toho molekuly HLA III. triedy nemajú pre transplantáciu význam.
Funkčné lokusy s génmi, ktoré sa exprimujú a tvoria membránové HLA molekuly sú označené červenou farbou. Ostatné lokusy nekódujú membránové molekuly, sú buď pseudogény, alebo exprimujú molekuly štruktúrne a funkčne odlišné od membránových HLA molekúl.
Lokusy HLA génov I. a II. triedy: A, B, C, DR, DP, DQ sa označujú ako klasické, lebo sa exprimujú takmer na každej bunke tela. Ostatné lokusy HLA génov, ktoré nie sú označené červenou farbou sú buď pseudogény, alebo kódujú HLA molekuly s odlišnou funkciou a obmedzenou bunkovou distribúciou. Napríklad HLA-G molekula sa exprimuje len na bunkách trofoblastu a HLA-A, B, C molekuly sa exprimujú na všetkých jadrových bunkách v organizme.


rozmiestnenie HLA alel a génov
Mapa HLA génov a množtvo informácii o HLA systéme človeka

V článku sa budeme zaoberať len klasickými HLA molekulami (HLA-A, B, C, DR, DP, DQ). Keď sa vyjadríme k HLA molekulám I. triedy, tak myslíme len na HLA-A, B, C molekuly, a keď spomenieme HLA molekuly II. triedy tak myslíme len HLA-DR, DP, DQ. Všetky ostatné lokusy v HLA oblasti, sú buď pseudogény, alebo exprimujú molekuly s obmedzenou distribúciou, alebo exprimujú molekuly, ktoré sa štruktúrne a funkčne odlišujú od klasických HLA molekúl I. (A, B, C) a II. (DP, DR, DQ) triedy. HLA lokusy II. triedy sa rozdeľujú ešte na podoblasti. HLA-DP má funkčné lokusy DPA1 a DPB1. Pretože HLA molekuly II. triedy sa skladajú z dvoch proteinových reťazcov. Jeden proteinový reťazec kóduje A podoblasť a druhý reťazec kóduje B podoblasť. No a keď sa tieto dva proteinové reťazce spoja, tak vytvoria HLA molekulu II. triedy. Takže HLA-DP molekulu kódujú gény na lokuse DPA1 a gény na lokuse DPB1. Najzložitejšia je situácia pri HLA-DR molekule. Jeden proteinový reťazec kóduje A podoblasť, to je HLA-DRA. No a druhý proteinový reťazec kóduje B podoblasť a to môže byť HLA-DRB1, DRB3, DRB4, DRB5 (DRB4 a DRB5 nie sú na obrázku, sú tam tie bodky :-). HLA molekula I. triedy je kódovaná len jedným HLA lokusom, čiže gény na lokuse HLA-A kódujú jeden proteinový reťazec, ktorý vytvorí HLA-A molekulu na povrchu bunky.



Bunky majú na svojej membráne tisíce HLA molekúl. Polovicu HLA molekúl zdedí človek od mamy (červené) a druhú polovicu od otca (modré). Na bunkách síce máme tísíce HLA molekúl, ale máme len dva druhy HLA-A molekúl, dva druhy HLA-B molekúl atď. Najdôležitešie HLA molekuly pre transplantáciu sú HLA-A, B, DR a označujú sa ako hlavné transplantačné antigény.

HLA na bunke, HLA A, B, DR

Nomenklatúra HLA

HLA je najkoplexnejší a najpolymorfnejší genetický systém u človeka a vôbec v celej živočíšnej ríši. Ak máme na 6. chromozóme lokus HLA-A, kde sú gény v poradí nukleotidov, tak po expresii týchto génov vznikne molekula HLA-A. Konkrétna forma génu, ktorá kóduje HLA-A molekulu sa volá alela, čiže konkrétne poradie nukleotidov v géne. Ak sa zmení niekoľko nukleotidov v géne pre HLA-A molekulu, tak vznikne tiež HLA-A molekula, ktorá sa ale líši od predošlej molekuly minimálne v jednej aminokyseline, a preto túto HLA molekulu už kóduje iná HLA-A alela. Každý rok sa objavujú nové a nové alely, ktoré kódujú HLA molekuly. V januári 2013 bolo známych 8949 všetkých alel a konkrétne HLA-A molekulu kódovalo celkom 2188 alel.



počet HLA alel
Aktuálny počet HLA alel


Nasledujúce tabuľky zobrazujú HLA lokusy. Ku každému HLA lokusu je pridelený počet alel. Napríklad HLA-A lokus môže kódovať celkom 2188 odlišných alel, čiže teoreticky môže z HLA-A lokusu vzniknúť celkom 2188 HLA-A molekúl. (V skutočnosti ich vznikne o niečo menej, niektoré alely sa neexprimujú a niektoré kódujú to isté poradie aminokyselín v HLA molekule.). Zložitejšia situácia je s lokusmi HLA II. triedy. HLA-DR molekula na povrchu bunky je kódovaná dvomi proteinovými reťazcami. Jeden reťazec HLA-DR molekuly kóduje HLA-DRA lokus, ktorý môže kódovať 7 rôzných alel. Druhý reťazec HLA-DR molekuly kóduje lokus a to buď HLA-DRB1, DRB3, DRB4, DRB5. Keď zrátame všetky možné HLA-DRB alely, tak dostaneme číslo 1285 + 58 + 15 + 20 = 1378. Jeden reťazec HLA-DR molekuly môže kódovať 7 rôzných alel a druhy reťazec môže kódovať 1378 rôzných alel. 7 x 1378 = 9646. Takže poznáme 9646 rôzných HLA-DR molekúl na povrchu bunky. Podobne je to s HLA-DQ a HLA-DP molekulami.

HLA I lokusy:Alely:
HLA-A2188
HLA-B2862
HLA-C1746
HLA-E11
HLA-F22
HLA-G50

Aktuálny počet HLA alel.

HLA II lokusy:Alely:
HLA-DRA  7
HLA-DRB11285
HLA-DRB358
HLA-DRB415
HLA-DRB520
HLA-DQA 49
HLA-DQB 193
HLA-DPA 36
HLA-DPB 159
Počet HLA II molekúl:
HLA-DR   9646
 
 
 
 
HLA-DQ   9457
 
HLA-DP   5724
 


V minulosti sa označenie alely zhodovalo s označením HLA molekuly, ktorú alela kódovala. Postupne však pribúdali alely, ktoré kódovali tú istú sérologicky zaklasifikovanú HLA molekulu. Sérológia nedokáže odlíšiť drobné rozdiely v sekvencii nukleotidov a aminokyselín, ale rozlišuje HLA molekuly na povrchu buniek pomocou protilátok s nízkou rozlišovacou schopnosťou. HLA-A molekulu kóduje až 2188 rôzných alel, a z nich môže vzniknúť 2188 odlišných HLA-A molekúl na povrchu bunky (V skutočnosťi ich vznikne o niečo menej, niektoré alely sa neexprimujú a niektoré kódujú to isté poradie aminokyselín v HLA molekule). Týchto 2188 rôzných HLA-A molekúl môžeme sérologicky odlíšiť od ostatných HLA A molekúl: B, C, DR, atď. a ešte môžeme sérologicky rozdeliť HLA-A molekuly na podskupiny a to A1, A2, A5 atď. Lenže ešte HLA-A1 molekulu, ktorú sme určili sérologicky kóduje viac alel (približne 100) a tieto alely už nedokážeme od seba odlíšiť sérologicky. Konkrétne poradie nukleodidov v jednotlivých HLA-A1 alelách určíme pomocou PCR. Na sérologickej úrovni poznáme približne 60 HLA-A molekúl, 120 HLA-B molekúl a 130 HLA-DR molekúl.


Pomenovanie konkrétnej alely sa skladá z lokusu, kde sa nachádzajú HLA gény. Tieto lokusy delíme na HLA-A, B, C, E, F, DQ, DP atď. Po pomenovaní lokusu následuje hviezdička a čísla oddelené dvojbodkou. Prvé čislo za hviezdičkou označuje skupinu alel ktoré patria do určitej sérologickej skupiny. Číslo za dovojbodkou označuje konkrétnu alelu, čiže konkrétne poradie nukleotidov v géne. Ak máme HLA molekuly určené len sérologicky označujú sa len lokusom za ktorým nasleduje číslo sérologickej skupiny. Napríklad pri transplantácii obličky sa robí HLA typizácia len sérologicky a to konkrétne HLA-A, B a DR molekúl, keď má príjemca sadu HLA-A2, A3, B27, B13, DR17, DR4, tak najideálnejší darca by mal mať sadu takú istú sadu HLA-A2, A3, B27, B13, DR17, DR4. Pri transplantácii kostnej drene sa robí HLA typizácia ešte hlbšie na imunogenetickú úroveň pomocou spomínanej PCR.

HLA-A2 molekulu možu kódovať alely: HLA A*02:03, A*02:10, A*02:103, A*02:23
HLA-B27 molekulu môžu kódovať alely: HLA B*27:01, B*27:03, B*27:30, B*27:54

PCR a serologické určenie HLA

HLA-A je označenie lokusu, kde sa nachádzajú gény pre HLA-A molekulu.
HLA-A*02 označuje sérologickú skupinu alel, ktorú môžeme zapísať ako molekula HLA-A2
HLA-A*02:101 označuje konkrétnu HLA-A*02 alelu s konkrétnym poradím nukleotidov a aminokyselín v HLA molekule. Všetky alely, ktoré sa líšia v prvých dvoch číslách majú iné poradie aminokyselín. Takto zaklasifikovať alelu už nedokážeme sérologicky ale imunogeneticky - PCR
HLA-A*02:101:01 označuje HLA-A*02:101 alelu, ktorá má „tichú“ mutáciu. Došlo k zmene nukleotidov v géne, ale poradie aminokyselín sa nezmenilo.
HLA-A*02:101:01:02 označuje mutácie v nekódujúcich DNA úsekoch - intrónoch, ktoré sa do poradia aminokyselín neprepisujú.

Za takto zaklasifikovanou alelou sa ešte môžu nachádzať písmena.
N označuje nulovú alelu, ktorá je síce kódovaná, ale neexprimuje sa do HLA molekuly
L alela má exprimunje málo HLA molekúl - má nízku expresiu.
S alela kóduje HLA molekulu, ktorá je solubilná a uvoľňuje sa z buniek do plazmy. V plazme môže adherovať na iné bunky, napr. na erytrocyty, ktoré neexprimujú žiadne HLA molekuly.
Q expresia týchto alel je otázna?

Dedičnosť HLA

HLA alely sa dedia podľa Mendelových pravidiel a dedí sa celá jedna genetická HLA oblasť od HLA-F až po HLA-DP (kompletná HLA I., II. a III. trieda), ktorú označujeme ako haplotyp. Každý rodič má 2 haplotypy a vždy jeden haplotyp prenáša na dieťa. HLA alely sa dedia kodominantne, to znamená že obidve alely sa správajú voči sebe dominantne. Fenotypovo sa prejavujú obidve alely rovnako silným účinkom. Kodominantne sa dedí aj ABO systém krvných skupín. Keď dieťa zdedí od mamy gény pre HLA-A24 a od otca gény pre HLA-A1, tak dieťa bude mať na svojích bunkách dve skupiny HLA-A molekúl a to HLA-A24 a HLA-A1. Samozrejme dieťa zdedí od každého rodiča celú genetickú HLA oblasť od HLA-F po HLA-DP, tak aj ostatné HLA molekuly bude mať v dvoch skupinách. Môže sa stať, že dieťa bude mať len HLA-A5 molekuly a to v tom prípade, ak bude homozygot pre HLA-A5. No vzhľadom ku vysokému polymorfizmu patrí väčšina ľudí medzi HLA heterozygotov.

dedičnosť HLA alel a molekúl

Každý rodič má dva HLA haplotypy. Jeden haplotyp od každého rodiča sa prenáša na dieťa, čiže dieťa má tak 2 haplotypy, každý od jedného rodiča. Rodičia sú voči svojím deťom vždy HLA haploidentický. Súrodenci majú 25% šancu, že budú medzi sebou HLA identickí. HLA identický súrodenec je najideálnejší darca pri transplantácií, lebo má rovnaké HLA molekuly a nie len sérologicky, ale aj imunogeneticky.

Funkcia HLA

Každý jedinec zdedí sadu HLA molekúl na svojich bunkách od rodičov. Počas maturácie imunitného systému, čo je pred a tesne po narodení sa imunitný systém naučí tolerovať zdedené HLA molekuly, no a ostatné HLA molekuly netoleruje. Ak je pri transplantácii zhoda HLA molekúl medzi darcom a príjemcom, tak príjemca orgán toleruje. No v prípade, že sa HLA molekuly medzi orgánom a príjemcom nezhodujú, tak vznikne rejekcia. HLA zodpovedajú za zlúčiteľnosť tkanív - histokompatibilitu. Predpokladom úspešnej transplantácie je kompatibilita medzi HLA molekulami darcom a príjemcom. Medzi najdôležitejšie HLA transplantačné molekuly patria HLA-A, B, DR a volajú sa hlavné transplantačné antigény. Antigén je látka, ktorá dokáže vyvolať špecifickú imunitnú odpoveď. Nejde len o baktérie a vírusy. Antigény sú aj alogénne HLA molekuly na transplantovanom orgáne. Alogénne HLA molekuly sú HLA molekuly geneticky odlišného jedinca toho istého druhu. Vlastné HLA molekuly sa nepovažujú za antigény, lebo počas maturácie sa ich imunitný systém naučil tolerovať a nevyvolávajú špecifickú imunitnú odpoveď.

Pri transplantácii srdca, pľúc a pečene sa HLA kompatibilita nevyžaduje, lebo tieto orgány majú nízku HLA expresiu. Pri transplantácií obličky sa vyžaduje zhoda HLA-A, B, DR na sérologickej úrovni. Práve tieto tri HLA molekuly sú pri obličke najimunogénnejšie, pri nezhode ostatných HLA molekúl nevzniká také veľké riziko rejekcie ako pri nezhode HLA-A, B, DR. Pri transplantácii kostnej drene sa vyžaduje zhoda HLA-A, B, DR, DQ až na imuno-genetickej úrovni pomocou PCR. Všeobecne transplantácia kostnej drene si vyžaduje najvyššiu HLA kompatibilitu, pretože sa transplantujú imunokompetentné bunky pacientovi, ktorého imunitný systém je vážne poškodený (hematologické malignity, imunodeficientné stavy). Pri transplantácií HLA inkompatibilnej kostnej drene hrozí, že transplantované bunky imunitného systému začnú rozpoznávať HLA molekuly prijemcu a vzniká graft versus host disease - bunky darcu začnú proliferovať a likvidovať bunky príjemcu, lebo na nich rozpoznajú alogénne HLA molekuly.

Ďalej slúžia HLA molekuly na prezentáciu antigénu endogénnou a exogénnou cestou. (Na obrázku so sliepkou, čašníkom a policajtom je prezentácia endogénnou cestou, ale o tom neskôr :-). Imunitný systém reaguje imunitnou odpoveďou na antigény exogénneho pôvodu (baktérie), alebo endogénneho pôvodu (proteíny nádorových buniek, vírusy - pretože sa množia a vytvátajú proteíny v bunkách). Špecifický imunitný systém rozpoznáva infikované bunky (baktériami, vírusmi) vtedy, keď sú tieto mikroorganizmy prezentované imunitnému systému práve HLA molekulami. Keby sme na bunkách nemali HLA molekuly, tak by sme sa nemohli brániť proti vírusom a baktériam, lebo imunitný systém by si ich nevšímal. Imunitný systém sa dokáže brániť proti mikroorganizmom ešte inými mechanizmami nešpecifickej imunity, no prezentácia antigénu (V tomto prípade mikroorganizmov) pomocou HLA molekúl tvorí jeden zo základných pilierov imunitného systému.



HLA prezentácia antigénu

Endogénna cesta prezentácie antigénu pomocou HLA molekuly I. triedy.



Každá HLA molekula dokáže prezentovať určité spektrum antigénov. Preto je v živočíšnej ríši HLA systém taký polymorfný, aby sme sa efektívne mohli brániť proti širokému spektru mikroorganizmov. Čo by sa stalo, keby všetci ľudia mali na svojích bunkách rovnaké HLA molekuly, ktoré prezentujú antigény - mikroorganizmy imunitnému systému. Stalo by sa to, že tie bektérie, ktoré nedokáže efektívne eliminovať nešpecifická imunita by sa prispôsobili tak, aby unikli HLA molekulám. Na to, aby mikroorganizmus našiel "svoju" HLA moleku, musí mať živočíšny druh takú paletu HLA molekúl, aby sa v ráci druhu našiel aspoň jeden jedinec, ktorý dokáže odpovedať na daný infekčný agens. V opačnom prípade môže zahýnuť nie jeden jedinec, ale celý živočíšny druh. Polymorfizmus HLA molekúl znemožňuje, alebo aspoň sťažuje únik mikrooganizmov z dosahu imunitného systému. Bohužiaľ o to viac sťažuje histokompatibilitu tkanív pri transplantácií. Mikrooganizmy vytvárajú základný selekčný faktor vývoja polymorfnosti HLA molekúl. V živočíšnej ríši sa kumulujú hlavne tie HLA molekuly, ktoré nejefektívnejšie prezentujú mikroorganizmy. Napríklad HLA-B53 molekula sa kumuluje hlavne v západnej Afrike, čo zabezpečil selekčný tlak pôvodcu malárie (Plasmodium malariae), HLA-B53 totiž chrániť nositeľov pred smrteľnou, cerebrálnou formou malárie, ktorá je endemická práve v západnej Afrike.

Na druhej strane každý jedinec zdedí dve sady HLA molekúl, jednu od mamy, druhú od otca. Človek má na každej bunke HLA A, B, DR molekuly od mamy a HLA A, B, DR molekuly od otca. Samozrejme dedíme celý HLA haplotyp a aj ostatné HLA molekuly I., II. a III. triedy, no tie nie sú pre transplantáciu a ani pre prezentáciu antigénu také dôležité. Pre jedinca by bolo najideálnejšie keby vlastnil čo najväčší počet rôznych HLA molekúl, aby sa najefektívnejšie bránil úniku mikroogranizmov. No pri maturácii imunitného systému sa T-lymfocyty učia rozponávať vlastné HLA molekuly. Tie T-lymfocyty, ktoré reagujú s vlastnými HLA molekulami sa vyradia. Široká paleta HLA molekúl by znemožnila únik mikroorganizmov, ale by vyradila takmer všetky T-lymfocyty a s nimi aj špecifický imunitný systém. Čo nemožno zabezpečiť na úrovni jedinca, možno zabezpečiť na úrovni živočíšneho druhu. V rámci živočíšneho druhu neexistuje jedinec, ktorý by bol schopný odpovedať na všetky možné mikroorganizmy, ale druh ako celok túto schopnosť má. Jednotlivé zvieratá infekciám podľahnú a my ľudia máme antibiotíká, antivirotiká a modernú medicínu.

HLA molekuly sa využívajú vo forenznej medicíne na riešenie paternitných sporov (dôkaz otcovstva).

HLA molekuly sú ďalej asociované s autoimunitnými chorobami, ak zdedíte určité HLA molekuly, tak máte väčšiu pravdepodobnosť autoimunitného ochorenia.



HLA DR2 - Systémový lupus erythematosus, Narkolepsia, Skleróza multiplex
HLA DR3 - Diabetes mellitus I. typu, Systémový lupus erythematosus
HLA DR4 - Reumatoidná artritída, Diabetes mellitus I. typu

HLA molekuly I. triedy

HLA molekuly I. triedy slúžia na prezentáciu antigénu endogénnou cestou. Endogénne antigény sú tvorené vnútri bunky ako súčasť bežného bunkového metabolizmu, alebo tiež malígnej a vírusom napadnutej bunky. Bunka endogénne antigény spracuje na peptidové fragmenty s dĺžkou cca 10 aminokyselín a následne ich vnorí do HLA molekúl I. triedy a prezentuje ich na svojej membráne. CD8+ T-lymfocyty rozpoznajú na povrchu bunky HLA molekuly s naviazanými peptidmi a následne produkujú granzýmy a perforíny, ktoré sú schopné vyvolať lýzu infikovanej bunky. HLA molekuly I. triedy slúžia hlavne ako ochrana pred vírusovou infekciou. CD8+ T-lymfocyty rozpoznávajú na HLA molekulách len patogénne peptidové fragmenty, napríklad z vírusov. Nie vlastné peptidy.



Genetickú oblasť HLA I. triedy ohraničujú lokusy MICB a HLA-F. Lokusy HLA-A, B, C sa volajú klasické a ostatné HLA-E, F, G sú neklasické, lebo sa odlišujú funkciou a expresiou. Po expresii klasických génov HLA I. triedy vznikajú molekuly, ktoré sa skladajú z α-reťazca a z β2-mikroglobulínu. α-reťazec je z troch časti (α1, α2, α3) a je kódovaný HLA génmi na HLA jednotlivých lokusoch. β2-mikroglobulín je kódovaný na 15. chromozóme. HLA molekuly sa rozdeľujú podľa jedinečného poradia aminokyselín v α reťazci, pretože β2-mikroglobulín je na všetkých HLA I. molekulách rovnaký. HLA molekuly I. triedy sa exprimujú na všetkých jadrových bunkách organizmu a každá bunka ich má okolo 10 000. Nachádzajú sa aj solubilné v krvnej plazme a absorbujú sa na bezjadrové bunky ako erytrocyty. HLA molekuly I. a II. triedy zodpovedajú pri transplantácií za histokompatibilitu - zlúčiteľnosť tkanív ide hlavne o HLA-A, HLA-B, HLA-DR.

HLA molekuly I. triedy

HLA molekuly II. triedy

Antigén prezentujúce bunky slúžia na prezentáciu exogénnych antigénov a to sú hlavne fagocytované baktérie. Antigén prezentujúce bunky baktériu pohltia a potom spracujú na peptidové fragmenty s dĺžkou cca 15 aminokyselín. HLA molekuly II. triedy prezentujú peptidové fragmenty CD4+ T-lymfocytom.



HLA molekuly II. triedy sa skladajú z 2 reťazcov α a β. Nenachádzajú sa na všetkých jadrových bunkách, ale len na antigén prezentujúcich bunkách a to sú makrofágy, dendritové bunky, B lymfocyty, ďalej na aktivovaných T lymfocytoch (nie na pokojových), na endotelových a epitelových bunkách.

HLA molekuly II. triedy

HLA molekuly III. triedy

HLA molekuly III. triedy sa ani štruktúrne ani funkčne nepodobajú HLA molekulám I. a II. triedy, no gény pre HLA molekuly III. triedy sa nachádzajú v HLA oblasti a tak dostali názov HLA III. Patria tu molekuly pre komplement C2, C4, faktor B, HSP70, TNF, intracelulárne peptidy, hormóny a mnohé ďalšie, ktorých funkciu ešte presne nepoznáme.





II. Imunologické bariéry transplantácie

Za najväčšiu prekážku pri transplantácii sa považuje histokompatibilita tkanív, ktorá je daná HLA molekulami na povrchu buniek darcu a príjemcu. Cieľom je transplantovať taký orgán, ktorého HLA molekuly na povrchu buniek sa budú čo najviac zhodovať s príjemcom. Čím menej sa HLA molekuly zhodujú, tým je vyššie riziko rejekcie. Najideálnejší príklad darca a príjemca sú jednovaječné dvojčatá, ktoré majú identické HLA molekuly. Medzi imunologické bariéry transplantácie patria aj iné molekuly.

1. HLA molekuly

Sú silné transplantačné antigény a predstavujú hlavnú imunologickú bariéru transplantácie. Pri inkompatibilite HLA nastáva akútna rejekcia. HLA je najpolymorfnejší genetický systém u človeka a vôbec v celej živočíšnej ríši. Polymorfnosť HLA systému nás chráni pred mikroorganizmami a zároveň sťažuje histokompatibilitu pri transplantácií. Na úrovni alel poznáme viac ako 1800 HLA-A molekúl, viac ako 2000 HLA-B molekúl a viac ako 9000 HLA-DR molekúl. Polymorfné sú aj ostatné HLA molekuly. Pravdou ale je že pri transplantácii srdca, pečene a pľúc sa HLA histokompatibilita nevyžaduje, lebo tieto orgány majú nízku expresiu HLA molekúl. Pri transplantácií obličiek sa vyžaduje histokompatibilita HLA-A, HLA-B, HLA-DR molekúl len na sérologickej úrovni. Sérologicky určených HLA molekúl je podstatne menej ako HLA alel. Na sérologickej úrovni poznáme cca 60 HLA-A molekúl, 120 HLA-B molekúl a 130 HLA-DR molekúl. Pri transplantácií kostnej drene sa vyžaduje histokompatibilita HLA-A, B, DR, DQ až na imuno-genetickej úrovni pretože sa transplatujú alogénne imunokompetentné bunky do imunokompromitovaného organizmu a už pri malej inkompatibilite HLA hrozí graft versus host disease. HLA kompatibilitu pri transplantáci9 sťažuje ešte fakt, že každý človek má dva HLA haplotypy, čo vytvára obrovské množstvo kombinácii už na sérologickej úrovni. A to je problém pri transplantácii obličky, a ešte väčší problém pri transplantácii kostnej drene. Preto sa transplanačné centrá združujú do nadnárodných organizácií, aby mali väčší počet pacietov a darcov, čo zvýši šancu histokompatibilnej transplantácie. Na melaj listine čakateľov sa môže stať, že orgán sa neodtransplantuje pretože sa nenájde kompatibilný príjemca.

kompatibilita HLA

2. mHLA molekuly

Sú slabé histokompatibilné molekuly (minor Human Leukocyty Antigen). Ide o vlastné peptidy z metabolizmu buniek, ktoré sa viažu do HLA I. molekúl a potom ich bunky prezentujú endogénnou cestou. Pri inkompatibilite mHLA molekúl môže ojedinele nastať rejekcia, ale neskôr ako pri HLA inkompatibilite. Rejekcia navodená inkompatibilitou mHLA je zriedkavá a dobre reaguje na imunosupresívnu liečbu, čo sa nedá povedať od rejekcii navodenej inkompatiblitou HLA. Typizácia mHLA molekúl sa pri transplantácii nevykonáva.

3. ABO systém krvných skupín

Krvnú skupinu určujeme podľa antigénov na membráne erytrocytov, poznáme cca 50 systémov krvných skupín. Najdôležitejšie sú ABO a Rh, lebo proti ním sa vytvárajú protilátky, ktoré môžu vyvolať adekvátnu a životohrozujúcu imunitnú odpoveď. Erytrocyty sú bezjadrové bunky a neexprimujú HLA molekuly I. a II. triedy. Ale HLA molekuly I. triedy sa nachádzajú aj ako solubilné v plazme a ojedinele adherujú na erytrocyty. No počet HLA molekúl na erytrocytoch je malý a nevyvolá senzibilizáciu pacienta ako leukocyty, ktoré majú podstatne vyšší počet HLA molekúl I. a II. triedy. Preto pacienti na čakacej listine dostávajú v prípade potreby deleukotizované transfúzie, aby si nevytvárali protilátky proti HLA molekulám, čo sťažuje trasplantáciu. Protilátky proti chýbajúcej krvnej skupine má človek vytvorené dopredu, no protilátky proti chýbajúcim HLA molekulám si vytvára, keď sa s nimi stretne, napr. pri transfúzii krvi s leukocytmi. AB0 antigény sa nachádzajú okrem erytrocytov aj na epitelových bunkách slizníc a na endotelových bunkách. Človek si sám vytvára protilátky proti chýbajúcim AB0 antigénom. Ak máte krvnú skupina A, tak máte antiB protilátky. Otázka je, prečo človek vytvára protilátky proti niečomu s čím sa nikdy nestretol, v tomto prípade ide o krvnú skupinu B (teda ak ste niekedy nedostali AB0 inkompatibilnú transfúziu, čo sa nesmie stať). Je to preto, lebo črevné baktérie majú podobné membránové antigény ako ABO krvný systém a človek sa tak proti chýbajúcej ABO krvnej skupine senzibilizuje. Erytrocyty majú na povrchu cez 400 antigénov, no najvýznamješie pre transplantáciu sú ABO antigény. Pri transplantácií sa vyžaduje zhoda ABO systému, ktorý sa naczádza na erytrocytoch, ale aj na endotelových bunkách. Pri inkompatibilite ABO systému nastáva hyperakútna rejekcia, ktorú môže pozorovať transplantačný chirurg už počas transplantácie. Oblička znekrotizuje čo sa prejavý zmenou farby do čierna.

4. Slabé antigény erytrocytov

Je to tých 400 antigénov okrem AB0 a Rh systému. Tieto antigény sú slabo imunogénne a nevyvolajú takú imunitnú odpoveď ako ABO systém. No pri opakovaných transfúziách je pacient neustále exponovaný množstvom antigénov a ojedinele sa môže sezibilizovať, alebo môže vzniknúť mimikry, ale o tom nekôr. Niektoré erytrocytové antigény sa nachádzajú aj na entotelových bunkách. Pacient, ktorý dostával pred transplantáciou opakovane transfúzie môže mať horší priebeh rejekcie pri HLA, alebo ABO inkopatibilite. Dokonca na základe mimikry môžu vzniknúť protilátky proti HLA molekulám, ktoré ale pacient nedostal v deleukotizovanej transfúzii. Slabé HLA antigény erytrocytov sa pred transplantáciu netypizujú.

5. Rh antigén krvných skupín

Rh antigény sú exprimované na erytrocytoch, ale nie sú exprimované na epitelových a endotelových bunkách. Pri transplantácií sa nevyžaduje zhoda Rh antigénu erytrocytov. Orgán od Rh pozitívneho darcu môže byť transplantovaný Rh negatívnemu pacientovi. Rh systém má význam pri gravidite a spôsobuje hemolytickú chorobou novorodencov.

makak rhesus

III. Protilátky

Špecifickú imunitnú odpoveď zapezpečujú B a T-lymfocyty. Keď sa B-lymfocyt stretne s antigénom, čo je pri transplantácii alogénna HLA molekula, tak tento B-lymfocyt začne proliferovať a diferencovať na plazmatické bunky. Plazmatické bunky potom produkujú protilátky proti alogénnej HLA molekule. Vývoj B-lymfocytu má 2 fázy. Prvá fáza prebieha v kostnej dreni, kde sa z nezrelého B-lymfocytu stáva zrelý. Dochádza k preskupovaniu génov pre budúce protilátky. Gény sa pri preskupovaní náhodne kombinujú a vytvoria IgD a IgM protilátky s jedinečnou kombináciou a schopnosťou rozpoznať jeden druh antigénu. Pri preskupovaní génov pre protilátky môže vzniknúť až 1000 000 000 kombinácii no a práve jedna náhodná kombinácia IgM a IgD protílátok sa potom usadí na povrchu B-lymfocytu a tvoria jeho receptor pre antigén (Aj pre alogénnu HLA molekulu). Jeden B-lymfocyt má tisíce IgM IgD receptorov, ale všetky rozpoznávajú iba jeden špecifický antigén. Takto dozretý B-lymfocyt s receptormi pre antigén opúšťa kostnú dreň a usadí sa v sekundárnych lymfatických orgánoch, najmä v slezine a lymfatických uzlinách. Tu čaká na stretnudie s antigénom napríklad s alogénnou HLA molekulou, ktorá sa uvolní z transplantovaného orgánu. Ide o zrelé naivné B-lymfocyty. Naivné preto, lebo sa ešte nestretli so "svojím" antigénom. Po stretnutí so svojím antigénom B-lymfocyt vstupuje do druhého štádia a diferencuje sa na plazmatické bunky a produkuje protilátky, ktoré rozponávajú len ten antigén, ktoré rozpoznal B-lymfocyt IgM IgD receptorom. Pri proliferácií a diferenciácií vzniká z aktivovaného B-lymfocytu 4000 plazmantických buniek a tie vytvoria za deň 1000 000 000 000 protilátok. Všetky tieto protilátky rozpoznávajú len jeden špecifický antigén, ktorý vyvolal aktiváciu naivného B-lymfocytu. Ak sa naivný zrelý B-lymfocyt do 4 až 8 týždňov nestretne s antigénom pre ktorý má receptory tak hynie.


Základná štruktúra protilátok

Protilátky sa označujú aj ako imunoglobulíny. Každá protilátka sa skladá z dvoch ťažkých H (heavy) a z dvoch ľahkých L (light) reťazcov, ktoré sú pospájané disulfidovými väzbami do tvaru Y. Protilátka má vždy identické obidva L a obidva H reťazce. Máme 5 typov H reťazcov, ktoré označujeme gréckymi písmenami α(alfa), γ(gama), μ(mí), δ(delta), ε(epsilon). Podľa H reťazca rozdeľujeme protilátky na triedy IgM(μ), IgG(γ), IgD(δ), IgA(α) a IgE(ε).
L reťazce sú len dva typy κ(kappa) a λ(labmda). Ľahké reťazce nemajú pri rozdelení protilátok význam, väčšinou ľahký reťazec protilátky tvorí typ κ(kappa). No hociktorá protilátka ale môže obsahovať buď dva κ(kappa) reťazce, alebo dva λ(labmda) režazce. Takže každá protilátka má vzorec H2L2, napríklad IgM protilátku môžeme zapísať μ2λ2, alebo μ2κ2.



štruktúra protilátky


L režazec (lambda, alebo kappa) sa delí na dve domény na variabilnú VL a konštatnú CL. H raťazec má jednu variabilnú VH doménu a tri konštantné CH domény: CH1, CH2, CH3, pričom IgM a IgE majú ešte naviac VH4 doménu. Rameno Y kde sa nachádza VL a VH doména sa volá Fab fragment (Fragment antigen binding), pretože VL a VH domény sú variabilné, špecifické pre každú protilátku a viažu špecifický antigén. Konkrétne za väzbu antigénu zodpovedejú hypervariabilné úseky CDR (to sú tie modifikované ruky:-). Na väzbe antigénu sa tak podieľa 6 hypervariabilných CDR (complementarity determining regions) úsekov na jednom Fab fragmente protilátky. Obidva Fab fragmetny sú identické a viažu rovnaký antigén. Variabilita CDR úsekov umožňuje vyprodukovať viac ako 1000 000 000 rôzných väzobných miest pre antigén. Fc frakgment je konštantný a po naviazaní antigénu na Fab fragment sa zmení jeho štruktúra, takto zmenený Fc fragment potom aktivuje rôzne mechanizmy imunitného systému.

Pre transplantáciu by bolo ideálne, keby CDR úseky Fab fragmentu tolerovali alogénne HLA molekuly, ale to jednoducho nejde, pretože by tak unikli z imunitného dohľadu mnohé baktérie a vírusy. Na druhej strane ako je možné že dokážeme vyprodukovať viac ako 1000 000 000 odlišných protilátok, kontkrétne CDR úsekov, keď 1 gén = 1 proteín = 1 protilátka? A človek má okolo 26 000 génov?



Gény pre ľahký L reťazec

Ako sme spomenuli vyššie, variabilná domnéna ľahkého reťaca VL a konkrétne jej CDR úseky zodpovedajú za väzbu antigénu. Gény pre κ(kappa) reťazec sú na 2. chromozóme. VL doménu kódujú V (40) a J (5) gény a konštatnú doménu kóduje C (1) gén (v zátvorke je uvedený počet génov). V gény kódujú CDR1 a CDR2. CDR3 úsek kodujú V aj J gény. Náhodným rekombinačným mechanizmom sa k sebe priblížia V a J gény a vytvoria kontinuálny reťazec V a J génov. Takto rekombinovaný VJ gén sa potom spojí s C génom, v tomto prípade kóduje C gén κ(kappa) reťazec.

Gény pre λ(lambda) reťazec sú na 22. chromozóme. Príncíp rekombinácie je ten istý ako u κ reťazeca, len V úsek kóduje 30 génov, J úsek 7 génov a C úsek λ reťazeca kóduje 7 génov.
ľahký reťazec protilátky

Gény pre ťažký H reťazec

Sú na 14. chromozóme. Princíp rekombinácie je podobný ako pri ľahkých reťazcoch. No variabilitu VL domény v ľahkom reťazci určuje VJ génová oblasť a v ťažkom reťazci určuje variabilitu VJD génová oblasť. Poznáme 51 VH génov, 6 JH génov a 27 D génov. Pri náhodnej rekombinácii sa najprv spojí D a J gén a potom sa DJ spojí s V génom. Ako sme spomenuli vyššie podľa C génu ťažkého reťazca rozdeľujeme protilátky na triedy IgM(μ), IgG(γ), IgD(δ), IgA(α) a IgE(ε). Medzi C génmi sa nachádzajú špecifické gény, ktoré zodpovedajú za prepínanie - switching konštantných ťažkých reťazcov, čiže či vznikne protilátka IgM, IgG, IgA atď.

ťažký reťazce protilátky somatická hypermutácia, počet protilátok

Keď medzi sebou vynásobíme možné kombinácie variabilných domén ťažkého a ľahkého reťazca, tak dostaneme okolo 2 640 000 kombinácií protilátok. No v skutočnosti dokážeme vyprodukovať okolo 1 000 000 000 rôzne špecifických protilátok. Na vzniku diverzity protilátok sa zúčastňuje ešte somatická hypermutácia. Totižto nie všetky VJ gény ľahkého reťazca a VJD gény ťažkého reťazca sú funkčné, tieto nefunkčné gény a chýbajúce nukleotidy nahrádza proces somatická hypermutácia. Mutačná rýchlosť je asi 1 000 000x vyššia ako pri expresii iných génov, preto sa volá hypermutácia. Dĺžka variabilných úsekov ťažkého a ľahkého reťazca je približne 700bp. Matematicky vychádza jedna mutácia variabilných oblasti protilátky na jedno bunkové delenie. Vďaka somatickej hypermutácii môžeme vyprodukovať z pôvodného počtu až 1 000 000 000 rôzných protilátok. Výsledok somatickej mutácie po aktivácii B-lymfocytu je množstvo B-lymfocytov s hypermutovanými protilátkovými receptormi. Tie B-lymfocyty, ktoré majú k antigénu najvyššiu afinitu proliferujú a diferencujú na plazmatické bunky, ktoré tvoria vysokoafinitné protilátky.



Class switching protilátok

Konštatné gény ťažkého reťazca určujú typ protilátky. Počas primárnej odpovede vznikajú IgM protilátky, neskôr ich nahradia IgG a ďalšie triedy protilátok. Všetky tieto protilátky, ktoré vznikajú z jedného aktivovaného B-lymfocytu sú špecifické pre jeden antigén, čiže majú rovnaké variabilné CDR oblasti. No pri syntéze protilátok nevznikajú len protilátky IgM, ale neskôr aj IgG, IgA, IgE atď. Prepínanie medzi triedami sa volá class switching a tento proces zabezpečujú cytokíny, ktoré vznikajú počas imunitnej odpovede. Cytokíny sú malé molekuly, ktoré regulujú imunitnú odpoveď. Ako vidíme na obrázku za VDJ génmi, ktoré sú už po rekombinácii, sa nachádzajú gény pre konštatnú oblasť protilátky. Každá protilátka môže obsahovať len jednu konštatnú oblasť a podľa nej sa zaraďuje do určitej triedy. Keď sa VDJ oblasť spojí s konštatnou oblasťou μ, tak vznikne IgM. Keď sa VDJ oblasť spojí s konštatnou oblasťou γ (gama sa ešte rozdeľuje na 4 konštatné oblasti), tak vznikne IgG. Počas imunitnej odpovede sa uvoľňujú cytokíny, ktoré prepínajú synténzu protilátok pomocou vystrihovania slučiek DNA. V tomto prípade sa na obrázku vystrihne slučka s μ, δ a dvomi γ génmi. VDJ oblasť sa potom spojí s γ génom a vznikne IgG protilátka. Konštatné gény za γ génom s potom odstrihnú.


class switching protilátok


Človek je počas života neustále atakovaný množstvom antigénov ako sú vírusy, baktérie, toxíny, HLA molekuly - transplantácia, antigény na povrchu erytrocytov - transfúzie. Preto človek produkuje viac ako 1000 000 000 rôznych protilátok (netvoríme ich paralelne), aby sa mohol brániť pred rôznorodými antigénmi. V skutočnosti má imunitný systém viac mechanizmov ako sa bráni proti antigénom, ale čisto teoreticky ak by nás napadla baktéria, ktorá by spôsobila zápal pľúc a nerozoznala by ju žiadna špecifická protilátka z 1000 000 0000, tak by sme zomreli.

Podobné niečo ste čítali o HLA molekulách, že ich obrovská variabilita nám zabezpečuje ochranu pred mikroorganizmami a teraz zase čítate, že miliarda protilátok nám tiež zapezpečuje ochranu pred mikroorganizmami. Imuninta organizmu je komplexný systém a všetko spolu súvisi. Veľa vecí, ktoré tu čítate je vytrinhnutých z kontextu imunitného systému, no článok je zameraný na základy transplantačnej imunológie do ostatných vecí sa moc neponára. Ale aby to tu vyzeralo ako celok, tak ako to je s tými HLA molekulami a protilátkami?

Stručný prehľad imunitného systému

nešpecifický a špecifický imunitný systém

Nešpecifický imunitný systém

Imunitný systém delíme na nešpecifický a špecifický. Nešpecifický imunitný systém je vrodený a tvoria ho anatomické baríery. Rozpoznáva patogény podľa membránových znakov, napríklad polysacharidov na povrchu baktérii. Nemá imunitnú pamäť a pôsobí takmer okamžite do niekoľko hodín.

Patria tu mechanické bariéry ako pokožka a sliznice, ktoré bránia prieniku patogénu do organizmu.

Chemické bariéry tvoria enzýmy, ktoré sú v rôznych telových sekrétoch. Napríklad sliny obsahujú lyzozým, ktorý poškodzuje membrány baktérii. Mnohé bunky imunitného systému tvoria interferóny, ktoré bránia bunky nešpecificky pred vírusmi. Tlmia replikáciu vírusov v bunke, viažu sa na receptory nenapadnutých buniek a tie potom začnú produkovať antivírusové proteíny.

Komplement - v plazme sa nachádza asi 30 proteínov, ktoré sa syntetizujú hlavne v pečeni. Tieto proteíny sa označujú písmenom "C" ku ktorému je priradené číslo. Niektoré zložky sa označujú aj ako faktor, napríklad faktor B, faktor C. Princíp je ten že 30 proteínov komplementu sa nachádza v plazme v neaktívnej forme. Po aktivácii komplementu sa tieto neaktívne proteíny začnú po jednom aktivovať a naviažu sa na bunku napríklad baktériu a vytvoria na jej povrchu komplex atakujúci membránu - MAC (membrane attack complex). Je to doslova diera v membráne bunky, ktorá spôsobí lýzu bunky. Komplement sa môže aktivovať 3 cestami.



Prvá - klasická cesta aktivácie komplementu. Proteíny komplementu vytvoria MAC na tej bunke napríklad baktérii, ktorá je označená protilátkami IgM, alebo IgG. Na tieto protilátky sa najprv naviaže C1 proteín komplementu a potom sa kaskádovite aktivujú ďalšie zložky komplementu až sa vytvorí na membráne MAC. Bez protilátok by baktérie unikli klasickej ceste aktivácie komplementu. Klasická cesta aktvácie komplementu pomocou protilátok. Na konci sa vytvorí MAC.


Druhá - lektínová cesta aktivácie komplementu, táto cesta sa aktivuje okamžite pretože nepotrebuje mať bunku označenú protilátkami. Na povrchu baktérii sú rôzné sacharidy a na tieto sacharidy sa viaže sérový lektín. Lektín je v podstate primitívna protilátka, ktorá sa viaže len na niektoré sacharidy prokaryotických buniek baktérii. Lektín potom spustí kaskádu komplementu a vytvorí sa MAC. Dôležité je, že lektín sa neviaže na sacharidy eukaryotických buniek, lebo by došlo k vytvoreniu MAC na bunkých našeho tela. Ak baktérie uniknú protilátkam, tak sa aktivuje lektívnová cesta komplementu. No lektínová cesta nerozpozná také široké spektrum baktérii ako protilátky.

Tretia - alternatívna cesta aktivácie komplementu. Komplement je aktivovaný priamo povrchom prokaryotických buniek, bez protilátok, bez lektínu. Ide hlavne o špecifické polysacharidy baktérii.



Fagocyty sú bunky, ktoré rozpoznávajú špecifické molekuly na povrchu baktérii ako lektíny, polysacharidy a mnohé iné. Ak sú na baktérie naviazané zložky komplementu, alebo protilátky tak ide o opsonizáciu. Opsonizované bektérie sú "ochutené" a fagocytom viacej chutia :-), fagocytóza je tak efektívnejšie. Fagocyty sú hlavne makrofágy a neutrofily. Fagocyty sú prilákané k infekcii chemokínmi. Chemokíny sú podskupina cytokínov, ktoré zabezpečujú chemotaxiu, čo je chemický indukovaná migrácia. Uvoľňujú sa v mieste infekcie. Medzi chemokíny patria aj niektoré aktivované zložky komplementu. Komplement si tak pomáha aj migráciou fagocytov Fagocytóza baktérie, ktorá je opsonizovaná IgG protilátkami.


NK-bunky sú lymfocyty, ktoré sa zaraďujú k bunkám nešpecifickej imunity. B a T-lymfocyty patria k špecifickej imunite. Nádorové a vírusmi napadnunté bunky unikajú špecifickému imunitnému systému tak, že na svojom povrchu znižuju expresiu, alebo exprimujú abnormálne HLA molekuly I. triedy. NK-bunky (natural killer) majú receptory pre HLA I. molekuly, ak bunka tieto HLA I. molekuly nemá, alebo sú abnormálne, tak NK bunky ju zlikvidujú. NK-bunka ničí aj bunky opsonizované protilátkami. NK-bunky sa naviažu na cieľovú bunku, uvoľnia perforíny a granzými, ktoré lyzujú cieľovú bunku, alebo v cieľovej bunke indukujú apoptózu. Erytrocyty sú výnimka, nemajú síce HLA I. molekuly, ale majú špecifické molekuly, ktoré inhibujú NK bunky.


Špecifický imunitný systém

Rozvíja sa až po narodení a je zapezbepčený B a T-lymfocytmi. Úzko spolupracuje s nešpecifickou imunitou a má oproti nej pomalší nástup. T-lymfocyty vznikajú v kostnej dreni, potom putujú do týmusu. V týmuse sa T-lymfocyty naučia rozpoznávať antigény a tie T-lymfocyty, ktoré reagujú proti vlastným atigénom, čiže aj HLA molekulám sú odstránené. T-lymfocyty, ktoré tolerujú vlastné antigény potom putujú do sekundárnych lymfatických orgánov, kde "čakajú" na svoj antigén. Po stretnutí s antigénem dochádza k ich proliferácií a diferenciácií. Po odznení imunitnej reakcie si T-lymfocyty zapametejú antigén, ktorý ich aktivoval a ostávajú ako pamäťové T-lymfocyty.



špecifický imunitný systém, T-lymfocyty

Špecifický antigén je fagocytovaný APC - antigén prezentujúcimi bunkami. Tieto APC bunky antigén spracujú na peptidové fragmenty a prezentujú ho pomocou HLA molekúl I. a II. triedy T-lymfocytom. T-lymfocyty rozpoznajú antigén len na vlastných HLA molekulách, voľný antigén nedokážu rozpoznať. Nešpecifická imunita nepotrebuje mať antigén spracovaný pomocou HLA molekúl. T-lymfocyt rozpozná peptidový fragment antigénu, ktorý je prezentovaný HLA molekulou na APC. Aby sa T-lymfocyt aktivoval potrebuje dva signály. 1. signál je spojenie HLA molekuly s CD4, alebo CD8 receptorom T-lymfocytu. HLA molekuly I. triedy sa spájajú s CD8 receptorom, ktorý je len na cytotoxických TC-lymfocytoch. A HLA molekuly II. triedy sa spájajú s CD4 receptorom , ktorý je len na pomocných TH-lymfocytoch. 2. signál tvoria kostimulačné molekuly, B7 sa spojí s CD28 a ICAM sa spojí s LFA1. Na aktiváciu musí T-lymfocyt dostať obidva signály, ináč sa neaktivuje.

Dvojitý signál spustí v T-lymfocyte expresiu cytokínu IL-2 a súčasne aj expresiu IL-2 receptora na povrchu T-lymfocytu. (Pri aktivácii buniek inuntiného systému, aj lymfocytov sa uvoľňuje množstvo cytokínov, ktoré usmerňujú a kontrolujú imunitnú odpoveď.). IL-2 je kľúčový cytokín pri aktivácií T-lymfocytov. Po dvojitom signále a pôsobení IL-2, lymfocyty proliferujú a diferencujú buď na cytotoxycké TC-lymfocyty, pomocné TH1, alebo pomocné TH2-lymfocyty. Inhibícia IL-2 má význam pri imunosupresívnej liečebe. T-lymfocyty, ktoré rozpoznajú alogénne HLA molekuly sa tak neaktivujú.

Cytotoxické TC-lymfocyty. Vznikajú z naivných CD8 TC-lymfocytov po prezentácii antigénu HLA I. molekulami. HLA molekuly I. triedy prezentujú antigény vnútornou cestou z cytozolu, ide hlavne o vírusom napadnuté bunky, alebo o nádorové bunky, ktoré syntetizujú špecifické proteiny. Po aktivácií pomocou dvoch signálov sa TC-lymfocyty aktivujú, začnú vytvárať perforíny a granzýmy , ktoré cieľovú bunku lyzujú, alebo indukujú cez spojenie Fas ligantu s Fas receptorom na cieľovej bunke. Keď sa transplantuje orgán, ktorý má alogénne HLA molekuly I. triedy s príjemcom tak tieto HLA molekuly aktivujú TC-lymfocyty priamo, bez prezentácie antigénu.

Pomocné TH-lymfocyty. APC prezentujú antingén aj exogénnou cestou, ide hlavne o fagocytované baktérie. Fagocytovanú baktériu APC spracuje na peptidové fragmenty a prezentuje ju pomocoj HLA molekúl II. triedy. Naivné pomocné CD4 TH-lyfocyty rozpoznajú pomocou svojeho receptora prezentovaný antigén na HLA molekulách II. triedy a potom sa aktivujú analogicky ako TC-lymfocyty. Rozdiel je v tom, že pri aktivácií TH-lymfocytu sa uvoľňuje množstvo cytokínov, ktoré usmernia jeho aktiváciu a vzniká buď TH1, alebo TH2-lymfocyt. TH1-lymfocyt uvoľňuje cytokín IFNγ (Interferón gama), ktorý aktivuje makrofágy. Alebo vznikajú TH2-lymfocyty, ktoré sú potrebné na aktiváciu B-lymfocytov. TH1 a TH2 dráha sa navzájom suprimujú, takže imunitná reakcia sa rozbezhne jedným smerom. Záleží to od cytokínov a ich koncentrácie počas imunitnej odpovede.


špecifický imunitný systém, aktívácia B-lymfocytov

B-lymfocyty majú na povrchu IgM a IgD protilátky, ktoré slúžia ako receptor. B-lymfocyt potrebuje na aktiváciu dva signály. Prvý signál je rozpoznanie antigénu B-lymfocytovým receptorom. Druhý signál pochádza buď od týmusu nezávislých antigénov, čo sú napríklad polysacharidy na povrchu baktérií, tieto antigény aktivujú B-lymfocyty priamo bez pomoci TH-lymfocytov. Alebo druhý signál pochádza od týmusu závislých antigénov a to je signál od TH2-lymfocytov. TH2-lymfocyt pomocou cytokínov a signálnych molekúl, ako sú CD40 ligand/CD40 aktivuje B-lymfocyt, ten proliferuje a diferencuje na plazmatické bunky. Plazmatické bunky tvoria potom protilátky.





IV. Transplantácia orgánov

V USA a vo väčšine krajín Európy sa darcom orgánov stáva len ten jedinec, ktorý s darcovstvom súhlasí ešte počas svojho života. Na Slovensku je darca orgánov na transplantačné účely automaticky každý jedinec. Darca na Slovensku nie je ten jedinec, ktorý počas života oficiálne podpíše papier, že nechce byť darcom. Takže ak ste taký papier nepodpísali tak ste darca aj vy.

Imunitná tolerancia

Je stav keď organizmus nereaguje na antigén. Imunitná tolerancia nie je vrodená, ani vopred zakódovaná v génoch. Nezrelý imunitný systém sa už počas intrauterinného vývoja a tesne po narodení jedinca stretáva s vlastnými antigénmi aj HLA molekulami, ktoré jedinec zdedil od rodičov. Táto všasná expozícia antigénmi v čase, keď je imnunitný systém ešte nezrelý vyvolá toleranciu na vlastné zložky tela - aj na zdedené HLA molekuly.

V týmuse sa začnú T-lymfocyty učiť ropoznávať vlastné a cudzie antigény. tymocyty (nezrelé T-lymfocyty) SA dostávajú do kontatku s epitelovými bunkami týmusu.
Tie tymocyty, ktoré nemajú receptor pre vlastné HLA molekuly I a II triedy hynú apoptózou. Takto podstúpi apoptózu až 99% tymocytov. Pozitívna selekcia T-lymfocytov znamená, že sa vyberú len tie T-lymfocyty, ktoré rozpoznajú vlastné HLA molekuly. T-lymfocyt musí v prvom rade rozpoznať vlastné HLA molekuly a až potom rozpozná v nich naviazaný peptidový fragment. T-lymfocyty, ktoré nerozpoznávajú vlastné HLA molekuly sú zbytočné, lebo si potom nevšímajú ani peptidový fragment naviazaný v HLA molekule.

Neskôr prebieha negatívna selekcia. Ostalo nám 1% T-lymfocytov, ktoré prešli pozitívnou selekciou. Lenže tie, ktoré ostali môžu autoreaktívne reagovať na vlastné HLA molekuly a na vlastné peptidy buniek, ktoré sú prezentované na vlastných HLA molekulách. Pri negatívnej selekcii sa odstránia self-reaktívne T-lymfocyty a ostanú len tie, ktoré rozpoznávajú vlastné HLA molekuly, ale neaktivujú proti ním imunitnú odpoveď.

Podobne je indukovaná tolerancia na vlastné zložky organizmu aj u B-lymfocytov. Centrálna tolerancia B-lymfocytov sa odohráva v kostnej dreni na úrovni nezrelých B-lymfocytov. Tie B-lymfocyty, ktoré rozpoznávajú vlastné antigény sú nežiadúce a hynú apoptózou.

Aby B-lymfocyt po rozpoznaní antigénu proliferoval a diferencoval na plaznatické bunky, tak k tomu potrebuje signál od T-lymfocytu, ktorý tiež rozpoznal ten istý antigén. Periférna tolerancia B-lymfocytov je daná pozitívnou selekciou T-lymfocytov. Ak nie sú self-reaktívne T-lymfocyty, tak B-lymfocyt nebude reagovať na vlastné antigény lebo ho neaktivuje TH2-lymfocyt.



imunitná tolerancia

Ak transplantovaný orgán nie je histokompatibilný s príjemcom, tak špecifický imunitný systém ho pomocou B a T-lymfocytov rozpozná a bez imunosupresívnej liečby vzniká rejekcia. No ako sme spomenuli vyššie, počas intrauterinného vývoja a tesne po narodení sa imunitný systém učí tolerovať vlastné štruktúry aj zdedené HLA molekuly. Ak tesne po narodení dostane jedinec alogénne lymfocyty (preto lymfocyty, lebo majú na svojom povrchu veľa HLA molekúl I a II triedy), tak imunitný systém začne tolerovať aj tieto alogénne HLA molekuly. No a ak sa tomuto jedincovi neskôr transplantuje histoinkompatibilný orgán, ktorý má ale také HLA molekuly, ktoré dostal jedinec v injekcii s leukocytmi, tak jedinec bude tento orgán tolerovať.


Rejekcia alogénnej transplantácie

Transplantácia je prenos tkaniva, alebo orgánu z jedného miesta na druhé. Najčastejšie ide o alogénnu transplantáciu, čo je transplantácia medzi príslušníkmi toho istého druhu. Ďalej poznáme autológnu transplantáciu, čo je prenos z jedného na druhé miesto u toho istého jedinca, napr. koža. Syngénna transplantácia je prenos medzi geneticky identickými jedincami, čo sú jednovaječné dvojčatá, kde je úplna zhoda HLA molekúl. Xenogénna transplantácia je prenos medzi rôznými živočíšnymi druhmi. V dnešnej dobe sa transplantujú obličky, pečeň, srdce, pľúca, kostná dreň, pankreas, tenké črevo, koža, rohovka. Mechanizmus transplantačnej imunológie je špedifický pre každý orgán, ale v podstate princíp je všade ten istý. Dochádza ku kontaktu imunitného systému príjemcu s orgánom darcu a naším cieľom je navodiť toleranciu a zachovať funkčný orgán. Pri trasplantácií kostnej drene je cieľ, aby bunky darcu tolerovali príjemcu, pretože sa transplantujú imunokompetetné bunky do imunokompromitovaného organizmu. Pri transplantácií inkompatibilného orgánu môže vznikunúť rejekcia. Poznáme hyperakútnu, akútnu a chronickú rejekciu. Nasledujúce mechanizmy rejekcie sú interpretované na transplantácií obličky.



Hyperakútna rejekcia

Vzniká do 24 hodín po anastomóze ciev graftu, no väčšinou vzniká už o nieľko minút až hodín po našití obličky. Začiatok hyperakútnej rejekcie spozoruje transplantačný chirurg ešte počas transplantácie. Dochádza k nekróze graftu, oblička zmení farbu z červenej na čiernu. Vzniká pre vopred vytvorené protilátky proti antigénom na endotelových bunkách transplantátu. Protilátky sa viažu na antigény endotelu a aktivujú komplement, potom nastávajú zmeny, ktoré indukujú intravaskulárnu trombózu. Aktivovaný komplement poškodí endotelové bunky a nastane expozícia subendotelových proteínov a aktivujú sa trombocyty aj neutrofily. Výsledok influx neutrofilov so zápalom s trombotická oklúzia ciev, ktorá spôsobí ischemické irreverzibilné poškodenie graftu.


hyperakútna rejekcia

Hyperakútna rejekcia vzniká pre vopred vytvorené protilátky proti graftu. Tieto protilátky mámo proti inkompatibilnej krvnej skupe. Preexistujúce protilátky príjemcu sa viažu na AB0 inkompatibilné antigény endotelu graftu. Prečo máme protilátky proti inkompatibilnej AB0 krvnej skupine? V čreve sa nachádzajú baktérie, ktoré majú podobné povrchové antigény ako AB0 systém krvných skupín. Preto si telo vytvorí protilátky proti chýbajúcej AB0 krvnej skupine, lebo je exponované baktériami z čreva, ktoré majú náhodou také povrchové antigény, ktoré sa podobajú na AB0 systém krvných skupín. Samozrejme zdedenú krvnú skupinu tolerujeme od narodenia, tak proti nej si protilátky nevytvárame. Každý darca a príjemca sa musia zhodovať v AB0 systéme, preto je táto foma hyperaktútnej rejekcie raritná.

Môžeme mať aj preexistujúce protilátky proti alogénym HLA molekulám. Na endotelových bunkách transplantátu sa nachádzajú aj HLA molekuly a mnoho iných antigénov, bunky majú na povrchu nespočenté množstvo proteínov, ktoré sú považované za antigény. Príjemca už môže mať vytvorené protilátky pre predchádzajúcu transfúziu, graviditu, či transplatáciu. Práve v týchto troch prípadoch je príjemca exponovaný množstvom alogénnych antigénov. Pacient u ktorého sa zvažuje transplantácia by mal dostávať deleukotizované transfúzie, aby nebol exponovaný HLA molekulami, ktoré sa nachádzajú hlavne na leukocytoch. Pri pôrode sa dostane krv dieťaťa do kontaktu s krvou matky, je to analógia trasfúzie s leukocytmi, čiže dôjde k expozícii matky HLA molekulami dieťaťa a dieťa má polovicu HLA molekúl odlišných od matky, lebo ich zdedilo od otca. No a pri predchádzajúcej transplántcií ide o expozíciu všetkých endotelových antigénov na grafte, aj HLA molekúl. Čiže ak príjemca už podstúpil trasplantáciu, transfúzie, alebo ide o matku po pôrode, je v krvi príjemcu podstatne viac protilátok proti alogénnym HLA molekulám a väčšia šanca že tieto anti-HLA protilátky budú reagovať s graftom. Preto sa pred transplantáciou robia špecifické testy medzi potencionálnym príjemcom a darcom, ktoré tieto protilátky vylúčia. K týmto testom sa dostaneme neskôr.



Akútna rejekcia

Vzniká o niekoľko týždňov po našití obličky a väčšinou sa prejaví do 3 mesiacov. Je spôsobená inkompatibilitou HLA molekúl, proti ktorým ale ešte nemáme vytvorené protilátky. Protilátky sa začnú vytvárať až po našití obličky. Alogénne HLA molekuly môžu byť rozpoznávané aj priamo cytotoxickými TC-lymfocytmi, ktoré lýzujú endotelové bunky graftu priamo bez protilátok. Akútnej rejekcii bráni imunosupresívna liečba, ktorá bráni aktivácií T-lymfocytov a tvorbe protilátok proti alogénnym HLA molekulám graftu. Akútnu rejekciu preto môže spustiť aj vysadenie imunosupresívnej liečby.


akútna rejekcia

T-lymfocyty rozpoznávajú HLA molekuly na bunkách graftu dvomi spôsobmi. Priame rozpoznanie HLA molekúl je také, že APC bunky darcu sa z graftu uvoľnia a cez krvný obeh sa dostanú do regionálnych lymfatických uzlín a sleziny. Tu príjemcové cytotoxické TC-lymfocyty priamo rozpoznávajú cudzie HLA molekuly na uvoľnených APC graftu. TC-lymfocyty sa potom aktivujú uvoľnia do cirkulácie a začnú cez perforíny a granzýmy lýzovať bunky transplantovanej obličky.

priame, direct alorozpoznanie

Nepriame rozpoznanie HLA molekúl je také, že HLA molekuly sa z povrchu buniek graftu postupne uvoľňujú do cirkulácie a správajú sa ako aloantigény (napr. ako baktérie). APC príjemcu tieto alogénne HLA molekuly fagocytujú a spracujú ako každý iný aloantigén a potom ich prezentujú HLA II molekulami pomocným TH-lymfocytom. Pomocné TH-lymfocyty potom aktivujú B-lymfocyty a tie začnú produkovať protilátky proti HLA molekulám graftu. Tieto protilátky sa potom naviažu na HLA molekuly graftu a proces pokračuje ako hyperakútna rejekcia s tým rozdielom, že pri hyperakútnej rejekcii boli protilátky vytvorené už pred našitím obličky. Akútna rejekcia pomocou protilátok preto trvá dlhšie ako hyperakútna.

nepriame, indirect alorozpoznanie

Vždy po transpaltácii dostáva pacient imunosupresívnu liečbu, ktorá zabraňuje rejekcii, no zvyšuje riziko infekcie. Hyperakútnej rejekcii imunosupresívna liečba nezabráni, pretože už máme vytvorené protilátky proti AB0, alebo HLA molekulám graftu. Akútnej rejekcii imunosupresívna väčšinou zabráni, lebo znižuje aktiváciu B a T-lymfocytov. No aktivácia lymfocytov je znížená len čiastočne nie úplne. Keby sa lymfocyty inaktivovali úplne pacient by zomrel na banálnu infekciu, ale s funkčnou obličkou a my chceme pacienta živého. Preto sa pri transpaltnácií obličky snažíme dosiahnúť čo najväčšiu zhodu v HLA molekulách medzi darcom a príjemcom, pretože pri veľkej odlišnosti HLA molekúl nastane akútna rejekcia aj napriek štandartnej imunosupresívnej liečbe, ktorá sa potom musí pri akútnej rejekcii krátkodobo inrenzifikovať. Problém ešte je, že každý transplantovaný orgán je vystavený ischemicko-reperfúznemu poškodeniu. To znamená že čaká v ľade bez cirkulácie a dochádza k poškodeniu buniek, pri našití orgánu sú tieto poškodené bunky vyvolajú zápal bez ohľadu na kompatibilitu HLA molekúl. Zápal potom stimuluje syntézu mnohých citokínov, ale aj syntézu HLA molekúl, a to všetko zvyšuje aloreaktivitu graftu. Intenzita imunitného systému sa zvyšuje aj pri infekciách po transpaltácií, každá infekcia po transplantácii žvyšuje riziko akútnej rejekcie. Pri malom náznaku infekcie sa okamžite nasadzuje antibiotická, antimykoticá, alebo antivirotická liečba.



Chronická rejekcia

chronická rejekcia

Choronická rejekcia sa začne prejavovať o niekoľko rokov po transplantácií a to postupnou dysfunkciou graftu. Vzniká pri inkompatibilite HLA molekúl, ktoré chronický v slabej miere aktivujú imunitný systém. Riziko chronickej rejekcie zvyšuje ischemicko-reperfúzne poškodenie, opakované infekcie, akútne rejekcie a stupeň nezhody HLA molekúl. . Chronická rejekcia môže nastať aj pri úplnej kompatibilite HLA molekúl, zapríčini ju inkompatibilita mHLA a nonHLA molekúl, ide o všetky ostatné antigény, ktoré sa nadzádzajú na povrchu buniek graftu. Tieto antigéne chronicky aktivujú imunitný systém. Chronická rejekcia sa nedá na rozdiel od akútnej zvládnuť imunosupresívnou liečbou a v konečnom dôsledku vedie k zlyhaniu funkcie graftu. Ide o slabý chronický fibrotizujúci zápal, ktorý obliteruje lúmeny ciev graftu a vzniká dysfunkcia pre hypoperfúziu až ischémia graftu. Pri pľúcach prebieha ako obliterujúca bronchitída, pri pečeni ako vanishing bile duct syndróm, pri srdci ako akcelerovaná ateroskleróza koronárnych artérii, pri obličkách ako tubulárna atrofia a intersticiálna fibróza.




Ischemicko-reperfúzne poškodenie a infekcie

Každá transplantácia so sebou prináša expozíciu mikroorganizmami, aloantigénmi a ischemicko-reperfúzne poškodenie. Aloreaktívne T-lymfocyty rozpoznávajú alogénne HLA molekuly priamou, alebo nepriamovu cestou. Pri ischemicko-reperfúznom poškodení dochádza pri absencii kyslíka a živín k poškodeniu buniek a reperfúzia po našití graftu spustí zápal. Ischemicko-reperfúzne poškodenie a infekcia potencujú aloreaktivitu môžu vyvolať a zhoršujú priebeh rejekcie, cez DAMPs a PAMPs molekuly. Každý pacient po transplantácií užíva imunosupresívnu liečbu, čo zvyšuje riziko infekcie. No a bez imunosupresívnej liečby je rejekcia takmer istá, pretože úplna zhoda všetkžých HLA molekúl na imuno-genetickej úrovnie pomocou PCR sa nikdy nerobí a okrem HLA molekúl sa na povrchu buniek graftu nachádzajú aj mnohé iné antigéne, ktoré aktivujú imunitný systém. Imunosupresívna liečba je najintenzívnejšia rok po tranplantácií a toto obdobie predstavuje najväčšie riziko infekcie. Najčastejšie ide o kandidovú infekciu, CMV, EBV, BK-polyomavírusovú, HBV a HCV infekciu. DAMPs (damage-associated molecular patterns) sú molekuly, ktoré sa uvoľňujú z nekrotických buniek graftu pri ischemicko-reperfúznom poškodení. PAMPs (pathogen-associated molecular patterns) sú jedinečné molekuly, ktoré májú len prokaryotické mikroorganizmy, človek ich nemá. Je to molekulový podpis mikroorganizmov a signál pre nešpecifický imunitný systém. PAMPs sú konzervatívne a nevyhnutné pre život prokaryotického mikroorganizmu. Mutácie PAMPs sú letálne pre mikoorganizmy, alebo výrazne znižujú ich adaptáciu. Sú charakteristické pre jednotlivé čeľade baktérii, napríklad všetky gramnegatívne baktérie majú na povrchu lipid-A v lipopolysacharide, ktorý rozpozná jeden PRR (pattern recognition receptor) receptor, čo umožňuje detekovať jednoduchým spôsobom enormnú diverzitu patogénov, pretože iba jeden PRR receptor rozpozná všetky gramnetívne baktérie pomocou lipidu-A. PRR (pattern recognition receptors) sú receptry nešpecifického imunitného systému, ktoré rozpoznávajú PAMPs a DAMPs molekuly.



Už vieme, že človek sa senzibilizuje proti HLA molekulám trasfúziou, predošlou transplatáciou, tehotenstvom, ale aj predošlými infekciami a to hlavne vírusovými. Pri infekcii sú mikrooganizmy prezentované HLA molekulami a vytvoria sa protilátky s pamäťovými TH-lymfocytmi špecifickými pre tieto mikroorganizmy, no pri allotransplantácií sa môže stať, že alogénne HLA molekuly sa týmto mikroorganizmom podobajú až tak, že tieto pamäťové TH-lymfocyty a protilátky reagujú aj s týmito alogénnymi HLA molekulami v domnieke, že ide o predošlé patogénne mikroorganizmy. Aby sa pôvodný naivný TH-lymfocyt aktivoval, tak musí rozoznať svojím TCR receptorom peptid v tomto prípade z baktérie, ktorý je prezentovaný na HLA molekule APC bunky (antigén prezentujcej bunky). Po rozpoznaní peptidu a HLA molekuly musí TH-lymfocyt dostať druhý signál v podobe kostimulačných molekúl a to sú CD28 na strane TH-lymfocytu a CD80/CD86 na strane APC, ak naivný TH-lymfocyt nedostane tento druhý signál tak sa neaktivuje. Aktivované TH-lymfocyty už nepotrebujú na aktiváciu kostimulačné molekuly. Ide o heterológnu, alebo cross-reaktívnu imunitu. V praxi to vyzerá tak, že početné infekcie pred transplantáciou zvyšujú riziko akútnej rejekcie. mimikry, cross reaktivita, krížová reaktivita




Alogénne peptidy napríklad HLA molekuly pri inkompatibilnej transplantácií sú prezentované darcovskými, alebo príjemcovými APC bunkami aloreaktívnym T-lymfocytom. V prípade, že je človek v tomto čase infikovaný patogénnym mikroorganizmom, tak APC bunky rozpoznávajú paralelne pomocu PRR receptorov aj PAMPs molekuly a to vedie k zvýšenej syntéze stimulačných molekúl a cytokínov. Záver je, že aloreaktivita je vyššia pri paralélne prebiehajúcej infekcii. Akútna rejekcia má v tomto prípade horší priebeh ako bez paralélnej infekcie.

pamps, damps, rejekcia



Rôzné infekcie uvoľňujú rôzné cytokíny, ktoré nasmerujú imunitnú odpoveď určitým smerom. Na predošlom obrázku prezentovala APC bunka alogénnu HLA molekulu T-lymfocytu a súčasne bola infikovaná baktériou. Táto APC bunka tak zvyšovala aloreaktivitu T-lymfocytu, ktorý sa na ňu naviazal. No pri infekciách rôzných baktérií sa uvoľňujú rôzné cytokíny a tieto cytokíny ovplyvňujú potom diferenciáciu a alloreaktivitu aj ostatných T-lymfocytov. Každá infekcie nie len zvyšuje aloreaktivitu, ale aj usmerňuje diferenciáciu T-lymfocytov pomocou cytokínov. Obyčajne v neprospech prežívania graftu.


pamps, damps, priama, nepriama reaktivta, rejekcia


Mechanizmy poškodenia graftu pri infekcii

a - Mikroorganizmy s tropizmom pre graft priamo poškodzujú bunky graftu a uvoľňujú sa DAMPs molekuly, ktoré sú potom rozpoznávané APC bunkami a zvyšujú reaktivitu imunitného systému.

b - Endotelové bunky, alebo APC bunky príjemcu, aj darcu vychytávajú pomocou PRR receptorov PAMPs a DAMPs molekuly a fagocytujú mikroorganizmy a ich peptidy. Mikroorganizmy sú potom spracované a prezentované T-lymfocytom, ktorých reaktivita je potancovaná DAMPs a PAMPs molekulami. Uvoľnené cytokíny potencujú zápal a poškodenie endotelových buniek a dochádza k ischémii graftu.

c - Endotelové a APC bunky príjemcu prezentujú alogénne peptidy ako sú HLA a mHLA molekuly z graftu. DAMPs z buniek poškodených infekciou zvýšujú prezentáciu týchto inkompatibilných molekúl a aloreaktivitu T-lymfocytu.

pamps, damps, aloreaktivita, HLA, cytokiny, APC, graft, rejekcia
d - Pri HLA inkompatibilnej transplantácií T-lymfocyty príjemcu priamo rozpoznávajú HLA molekuly na APC a endotelových bunkách darcu bez naviazaného peptidu. Ide o priame rozponávanie alogénnych HLA molekúl. Infekcia zvyšuje pomocou PRR receptorov, PAMPs a DAMPs molekúl priame rozpoznávanie HLA molekúl. Potom dochádza k lýze buniek graftu a opäť sa uvoľňujú DAMPs.

e - Uvoľnené DAMPs z lýzovaných buniek graftu sú vychytávané APC bunkami graftu, alebo príjemcu. Tieto DAMPs sú potom prezentované v HLA molekulách T-lymfocytom a môže sa stať, že prezentácia týchto DAMPs molekúl krížovo reaguje priamo s HLA molekulami graftu. Jednoducho pri poškodení buniek a uvoľnení DAMPs hrozí cross-reaktívna imunitná odpoveď.

Transplantácia orgánov v praxi

Transplantačný program na Slovensku je zhrunutý vo Vestníku Ministerstva zdravotníctva. Obsahuje informácie o procese zaradenia pacienta do transplantačného programu. Aké sú indikácie a kontraindikácie pri zaraďovaní pacientov a ktoré vyšetrenia musia pacienti absolvovať. Ďalej sa v ňom dočítate kde sú transplantačné centrá a ktoré orgány transplantujú. No a ako prebieha transplantácia srdca v IKEMe (Praha) si môžete prečítať v zaujímavej prednáške.

Základné informácie a predtransplantačné vyšetrenia pri transplantácií obličky popíšeme nižšie. V prípade širšieho záujmu si prečítajte už spomínaný Vestník Ministerstva zdravostníctva. Transplatácia obličky je metóda, ktorá lieči chronické zlyhanie obličiek v terminálnom štádiu. Ide o stav, keď obličky nedokážu udržať vnútorné prostredie ani za bazálnych podmienok a pacient musí byť dialyzovaný. Títo pacienti sú potom zaradení na čakaciu listinu.

Kritéria výberu vhodného príjemcu z čakacej listiny:

a) Krvnoskupinová kompatibilita bez ohľadu na Rh faktor
b) Negatívna krížová skúška (crossmatch)
c) Stupeň zhody v HLA antigénoch
d) Stupeň imunizácie proti transplantačným antigénom
e) Vekový rozdiel medzi darcom a príjemcom
f) Doba čakania kandidáta na transplantáciu
g) Pacient vo veku do 18 rokov je uprednostnený pred pacientom starším ako 18 rokov
h) Naliehavosť transplantácie


Crossmatch

Je finálny predtransplantačný test. Crossmatch určí, či má príjemca pred transplantáciou vytvorené protilátky proti HLA molekulám darcu. Pri teste sa zmieša sérum príjemcu, ktoré obsahuje protilátky s leukocytmi darcu. Potom sa ešte pridá komplement. Je to "transplantácia v skúmavke, transplantujú sa leukocyty darcu do séra príjemcu". Ak má príjemca vytvorené protilátky proti HLA molekulám darcu, tak sa naviažu na darcovské leukocyty. Tieto protilátky potom aktivujú komplement a nastane lýza leukocytov. Lýzované leukocyty potom absorbujú pridané farbivo a podľa zmeny farby odčítame výsledok crossmatchu. Vtedy hovoríme, že crossmatch je pozitívny a je to absolútna kontraindikácia transplantácie, lebo po transplantácií by nastala hyperakútna rejekcia.



Stupeň imunizácie proti transplantačným antigénom

Stupeň imunizácie pacienta proti HLA molekulám sa vyšetruje pomocou PRA testu (Panel Reactive Antibody). PRA je stupeň imunizácie pacienta, percentuálne určí proti koľkým HLA molekulám má pacient protilátky. Test sa robí tak, že sa vyberie 100 rôzných krvných vzoriek s leukocytmi a každá vzorka sa vloží do jednej bunky na paneli (Bunky sú v tomto prípade miniskúmavky). Krvné vzorky sú od 100 náhodne vybratých darcov krvi, preto ich je 100, aby prezentovali čo najširšie spektrum HLA molekúl. Potom sa do každej bunky kvapne sérum pacienta s komplementom. V každej bunke sú leukocyty od iného darcu krvi s inými HLA molekulami, samozrejme niektorí darcovia krvi môžu mať zhodné HLA molekuly, ale je to málo pravdepodobné. Ak má sérum pacienta protilátky proti 50 zo 100 náhodne vybratých darcov krvi, tak PRA má hodnotu 50%. Ten pacient, ktorý má nižšiu hodnotu PRA má prednosť pred pacientom s vyšším PRA. PRA sa u čakateľov obličky robí každé cca 3 mesiace a sleduje sa tvorba protilátok proti HLA molekulám. HLA protilátky sa vám môžu vytvoriť po transfúzií s leukocytmi, preto čakatelia dostávajú deleukotizované transfúzie, ďalej sa HLA protilátky vytvárajú po predošlej transplantácií a po pôrode. No HLA protilátky sa vytvárajú aj pri vírusových a baktériových infekciách, ide o tzv. molekulové mimikry. Protilátky proti mikroorganizom niekedy krížovo reagujú aj s HLA molekulami pre vysokú podobnosť, táto vysoká podobnosť dvoch rôzných molekúl sa volá molekulové mimikry. Imunizovaný pacient je vtedy ak má viac ako 10% PRA, no každá transplantačná organizácia má svoje hotnoty pre imunizovaného pacienta, ktoré sa čiastočne odlišujú. Problém nastáva, keď máte protilátky napríklad proti HLA-A2 molekulám a 40 zo 100 náhodných vzoriek krvi má na leukocytoch HLA-A2 molekuly. PRA bude mať hodnotu 40% a máte protilátky len proti jednej HLA-A2 molekule. Možný je aj opačný prípad, že máte protilátky proti HLA-A2 a vo všetkých vzorkách krvi náhodných darcov sa nenachádza žiadna HLA-A2 molekula. PRA bude mať potom hodnotu 0%. Tieto hraničné prípady sú však málo pravdepodobné a PRA sa u pacietov na čakacej listine robí opakovane asi každé 3 mesiace s inými vzorkami krvi a hodnoty sa potom porovnávajú. Napriek malým nedostatkom sa PRA používa a slúži na zhodnotenie imunizácie pacienta.

Absolútne kontraindikácie zaradenia pacienta na čakaciu listinu sú:

a) Aktívne onkologické ochorenie; pacient sa považuje za onkologicky vyliečeného, ak je päť
rokov od ukončenia liečby a je bez recidívy onkologického ochorenia
b) Aktívna systémová infekcia
c) Zdravotný stav s očakávaným prežitím kratším ako dva roky
d) HIV pozitivita

Transplantačný protokol obličky

Každý pacient pred transplantáciou obličky by mal absolvovať následujúce vyšetrenia podľa transplantačného protokolu. Vyšetrenia vylúčia kontraindikácie pre tranplatnáciu. Každý orgán má vlastný transplantačný protokol, ktorý si môžete prečítať v spomínanom Vestníku Ministerstva zdravotníctva.



transplantačný protokol, transpalntácia obličky

Reťazová transplantácia obličky

Transplatácia obličky je metóda, ktorá lieči chronické zlyhanie obličiek v terminálnom štádiu. Ide o stav, keď obličky nedokážu udržať vnútorné prostredie ani za bazálnych podmienok, dochádza k rozvratu vnútorného prostredia. Pre rozvrat vnútorného prostredia musíte byť pravidelne dialyzovaný ináč nastáva smrť "exitus letalis". Ak ste dialyzovaný, tak navštevujete dialyzačné stredisko 3x týždenne a každá dialýza trvá 4 hodiny. Toto časovo náročné "čistenie krvi umelou obličkou" je daň za život. Aby ste nemuseli navštevovať dialýzu, tak druhé riešenie je transplanácia obličky.

Čakacia listina je zoznam pacientov so zlyhanými obličkami, ktorí čakajú na transplantáciu a nemajú kontraindikácie. V roku 2004 čakalo na transplatáciu obličky na Slovensku 759 pacientov. Koľko čakateľov čaká na obličku dnes som nanašiel :-(. Každý pacient v čakacej listine je HLA otypizovaný a má určenú krvnú skupinu. No a keď sa nájde kadaverózny (mŕtvy) darca, tak sa rýchlo zistí krvná skupina a urobí sa HLA typizácia darcu. Darca a príjemca sa musia zhodovať v krvnej skupine a čo najviac v HLA molekulách HLA-A, B, DR. Ten čakateľ, ktorý má zhodu v AB0 systéme a najvyššiu zhodu v HLA molekulách je transplantovaný.

Pravdou je, že kvrná skupina 0 je všeobecný darca, ale zároveň môže dostať obličku len od darcu s krvnou skupinou 0. Takže keby sa obličky s krvnou skupinou 0 darovali každej krvnej skupine, čo je z medicínskeho hľadiska možné, tak príjemcovia s krvnou skupinou O by mali nižšiu šancu dostať obličku, lebo by sa tieto obličky rozdelili medzi ostatné krvné skupiny. Takže platí zásada, že krvná skupina 0 dostáva obličku len od krvnej skupiny O.

Rok ste zaradený v transplantačnom programe obličky, 3x do týždňa chodíte na dialýzu a stále čakáte na darcu. Transplatácia obličky sa totižto môže uskutočniť aj od živých darcov, pretože stále mu ostane jedna oblička s ktorou sa dá plnohodnotne žiť. Darca musí mať obidve obličky zdravé. Máte súrodenca, kamaráta, rodinného príslušníka, alebo partnera, ktorý je ochotný vám svoju obličku darovať. Ak máte štastie, tak sa zhodujete v krvnej skupine a máte čo najviac zhodné HLA A, B, DR molekuly, ideálna je zhoda 6/6. Čiže sa zhodujete vo všetkých šiestich HLA molekulách s darcom. Preto v šiestich, lebo máte jednu sadu HLA A, B, DR zdedenú od otca a druhú sadu HLA A, B, DR zdedenú od mamy. Takže vaša HLA typizácia vyzerá napríklad takto: HLA A3, A7, B8, B9, DR5, DR17.

No a už konečne k tej reťazovej transplatácií. Čakáte na obličku a máte ochotného živého darcu, napríklad partnera. No bohužiaľ sa nezhodujete v AB0 systéme, alebo v HLA molekulách. Čiže tvoríte inkompatibilný pár. Takýchto inkompatibilných párov je totižto viac. Problém je, že nikto z nich nemôže darovať obličku svojemu partnerovi. Máme napríklad 80 inkompatibilných párov, každému zdravému partnerovi v páre a čakateľovi zistíme krvnú skupinu a HLA molekuly.

Keď máme AB0 krvné skupiny a HLA typizáciu všetkých párov, tak zistíme, že zdravý partner z páru A môže darovať obličku pacientke z páru B. Ďalej zdvavý partner z páru B za to, že jeho napr. žena dostane obličku daruje svoju obličku páru C. Ďalej zdravý brat z páru C za to, že jeho sestra dostala obličku daruje svoju obličku páru D. Vytvára sa retiazka, ktorá skončí vtedy, keď posledný pár už nebude môcť darovať obličku do ďalšieho páru, pretože vhodný pár sa už nenájde. Ale za to, že posledná pacientka z páru F dostala obličku tak jej partner daruje obličku pacientke do čakacej listiny.



reťazová transplantácia, altruistický darca


Určite ste si všimli, že reťazovú transplatnáciu začal zdravý partner z páru A. Lenže kto dá obličku pacientke z páru A? Každý zdravý človek z páru je ochotný darovať obličku, len pod podmienkou, ak jeho chorá partnerka dostane obličku.

Takže máme HLA otypizované páry aj s krvnými skupinami. Aby sa reťazová transplantácia uskutočnila, tak sa musí prihlásiť tzv. altruistický darca. Altruistický darca je zdravý človek, ktorý zaklope na dvere transplantačného centra a povie: "Darujem obličku hocikomu len tak a nič za to nechcem. Je to správna vec, dočítal som sa o tom na internete." Potom sa zistí krvná skupina a HLA molekuly altruistického darcu. Matematicky sa zostaví transplantačná retiazka. Je v tom veľa matematiky, pretože ohnivka treba zoradiť podľa čo najvyššej zhody HLA molekúl a zhody AB0. Kľudne sa môže stať, že altruistický darca môže darovať obličku aj páru F, no retiazka by mala potom len jedno ohnivko a len dvaja pacienti by dostali obličku. Celá transplantačná retiazka sa naplánuje dopredu a keď je všetko pripravené tak sa transplantuje. Môže sa stať, že altruistický darca sa prihlási, ale nebude pre inkopatibilitu môcť darovať obličku žiadnému páru. Ďalej sa môže stať, že reťazová transplantácia prebehne bez altruistického darcu, pretože zdravý partner z páru F bude môcť darovať obličku pacientke do do páru A a retiezka sa tak uzavre. Aby ste uskutočnili takúto uzavretú transplantačnú retiazku musíte mať v databáže čo najviac párov, čo sa robí v USA.


Desenzibilizačné protokoly

Neustále rastúci dopyt po orgánoch tlačí medicínu k AB0 a HLA inkompatibilným transplatáciám obličky a iných orgánov. Robí sa to pomocou desenzibilizačných protokolov, čo sú schémy, podľa ktorých sa podáva špeciálna imunosupresívna liečba, ktorá navodí toleraciu AB0, alebo HLA inkompatibilnej obličky. Podávajú sa rituximab, čo je monoklonová protilátka proti CD20 znaku B-lymfocytov, intravenózne imunoglobulíny, plazmaferézy, ktoré očistia plazmu od protilátok, imunoabsorbčná liečba, ktorá vychytá protilátky proti krvnej skupine a ďalšie metódy. Pri AB0 inkompatibilite ide o finačne veľmi náročný proces a pri HLA inkmopatibilite aj napriek protokolu hrozí chronická rejekcia, tak je lepšie počkať na kompatibilného darcu.

Ak to niekto dočítal do konca a niečo vám nie je jasné, tak sa pýtajte, ak budeme vedieť radi pomôžeme...



comments powered by Disqus