IMUNITNÍ SYSTÉM KŮŽE, MĚNÍCÍ SE KONCEPCE

Středa, 26. červen 2013
Hodnocení článku
(0 hlasy)

Souhrn

Práce je zaměřena na současné koncepce imunitní odpovědi kůže. Je zdůrazněna provázanost fyzikálně-chemické bariéry s imunitní odpovědí. Jsou popsány různé typy dendritických buněk s odlišnými funkcemi. Je zdůrazněn potenciál lymfocytů sídlících v kůži a komplexnost imunitní odpovědi SIS (Skin Immune System) pro zachování integrity organismu jako celku.

 

Klíčová slova: kůže – imunitní odpověď – bariéra – dendritické buňky – lymfocyty

Summary:

The article is focused on recent view on SIS (Skin Immune System). The skin permeability barrier and immune response in the skin are connected in many functions. Important role play different populations of dendritic cells and resident lymphocytes. There is high need to keep the integrity of the whole organisms.

Key words: skin – immune response - barrier – dendritic cells – lymphocytes

Kůže představuje první linii obrany lidského organizmu proti poranění a infekci.  V kůži máme řadu buněčných typů, mnohé s výjimečnými funkcemi. Relativně novým pojmem je kožní interaktom, který vychází z výsledků výzkumu imunitních dějů u psoriázy.
Kůže je svým rozsáhlým povrchem jedním z největších orgánů lidského těla, je nejexponovanější vlivům prostředí. Je vystavena stálému tlaku prostředí, její význam pro udržení integrity a funkce celého organizmu je nezměrný. Kůže je vybavena různými bariérovými systémy.

Jedním z těchto systémů je bariéra imunitní, která však neexistuje sama o sobě, ale je napojena na další obranné a regulační systémy, či, chcete-li, moduly. Podobně jako u plic a sliznice zažívacího traktu vykazuje kůže funkce imunitního dohledu s velkou účelností a dobrou koordinací buněk epiteliálních a složek imunitního systému. Máme tu imunitní odpověď proti traumatu, toxinům a infekcím. Tolerance vůči vlastním strukturám je však zajištěna a imunitní systém omezuje možnosti senzibilizace a limituje autoagresi.

Jak se tedy v kostce na nejzásadnější aspekty imunitní odpovědi v kůži dívat?

Strukturální podmíněnost

Zásadní změnou v pojetí kůže jako plastického bariérového systému je koncepce Winsora a Burcha z roku 1944, posléze Rothmana z roku 1954 – zaměřeno na permeabilitu pro vodu a ve vodě rozpustné látky ve vztahu ke stratum corneum. Počátkem šedesátých let popisuje Kligman korneocyt jako morfologicky přesně vymezenou strukturu.

Jak nyní víme, unikátní schopnost kůže zabezpečit mnohočetné a rozsáhlé úkoly v úzkém vztahu k její struktuře vychází z vlastností vnější epidermis a pod ní ležící dermis; vše je spojeno složitou strukturou bazální membrány.

Fyzikální a chemická kožní bariéra je výsledkem kombinace terminálně diferencovaných epidermálních keratinocytů a kyselé povahy kůže. Kyselost je dána přítomností kyseliny urokanové, kyseliny mléčné, volných mastných kyselin i Na+/H+ výměníkem prvního typu. Tuky jsou představovány glykosfingolipidy, fosfolipidy a sfingoziny.

Změny ve složení lipidů a narušení epidermální vrstvy vedou k postižení kožní bariéry, což hraje roli v patogeneze několika kožních onemocnění zprostředkovanými imunitními mechanizmy. Bariéru ovlivňují zánětlivé stavy – atopická dermatitida, atopická xeróza, psoriáza, kontaktní dermatitida, prurigo, ale i některé infekce či bulózní autoagrese. Významně je bariérový systém narušen u ichtyóz.

Dermis je složena z horní papilární části a dolní retikulární dermis, strukturální osnovu představují vlákna kolagenu. Tato zajištují mechanickou bariéru stejně jako oporu pro krevní cévy a mnoho imunocytů – dermální dendritické buňky, αβT-lymfocyty, γδT-lymfocyty, přirozené zabíječe, B-lymfocyty, mastocyty a makrofágy.

V experimentu je hojně využívána kůže myší, je tu ovšem několik zásadních rozdílů, například mnohem rychlejší epidermální obnova u myší. Myší kůže obsahuje rovněž povrchovou svalovou vrstvu, která dovoluje rychlé hojení za pomoci kontrakce této vrstvy bez zanechání jizev. V lidské kůži je zapotřebí reepitelizace a novotvoření granulární tkáně, což k jizvám vede.

Jsou rovněž rozdíly v typech dendritických buněk. Typy CD 207 (langerin) + CD 103+ nebyly u člověka prokázány, i když jejich existenci nelze vyloučit. V myší kůži také najdeme dendritické epidermální T-lymfocyty typu Vγ5Vδ1. Lidské epidermální buňky typu Vδ1 a do kůže směřující lymfocyty Vγ9Vδ2 byly objeveny teprve nyní.

Kůže není sterilní prostředí a množství 1012 bakterií / m2 je úctyhodné. Genetický materiál těchto mikrobů kůže se označuje jako metagenom. Tyto populace se udržují především v prostorách mezi korneocyty. Využívají materiál z rozpadlých buněk i maz a brání jiným bakteriím v osídlení kůže. Populace mikrobů vytvářejí tzv. mikrobiom závislý na anatomické oblasti a také vlhkosti kůže. Existuje několik druhů bakterií dobře adaptovaných na kyselé prostředí naší kůže. Pozoruhodné je, že tyto bakterie, především stafylokoky, produkují vlastní antimikrobiální peptidy. To je dobrodiním pro zajištění zánětlivé homeostázy mimo jiné útlumem excesivního uvolnění cytokinů již po nevelkém poranění epidermis.

Kůže je víc než bariéra

SALT (Skin Associated Lymhoid System) - koncepce zahrnující neustálý pohyb imunocytů mezi kůží, regionálními lymfatickými uzlinami a periferním oběhem. Rozšíření tohoto náhledu o převážnou většinu kožních buněčných typů vedlo k vytvoření termínu SIS (Skin Immune System). Jak SALT tak SIS je vhodným nástrojem pro posouzení chronických zánětlivých procesů v kůži. Ještě nověji se na kožní imunitní systém pohlíží jako na systém s velmi významnou rolí keratinocytů z hlediska signalizace přítomnosti patogenů a jiných hrozeb. Součástí systému jsou migrující dendritické buňky schopné spustit imunitní odpověď v různém rozsahu a paměťové T-lymfocyty sídlící v kůži Trm-lymfocyty (T resident memory cells).

Jsou významnou, ba zásadní, součástí imunitní odpovědi kůže. Dříve se preferovala role cirkulujících paměťových buněk pohybujících se mezi regionálními lymfatickými uzlinami a kůží, což by mělo zajišťovat rychlou reakci na nebezpečí. Efektorové T buňky získávají specifickou afinitu ke tkáni pomocí dendritických buněk, respektive pomocí exprese specifických markerů pro navedení T-lymfocytů do tkáně. Například imprinting pro migraci v zažívacím traktu vyústí v expresi markerů specifických pro střevo, a to α4, β7 a CCR9, zatímco VLA 1 (Very Late Antigen – 1) je účasten v migraci T-lymfocytů do plic.

Exprese kožního leukocytárního antigenu CLA (Cutaneous Lymphocyte Antigen), CCR4 a CCR10 podmiňuje navedení T buněk do kůže. Bylo prokázáno, že dendritické buňky mohou metabolizovat vitamin D3 na 1,25 (OH)2D3 prostřednictvím čehož „orazí“ T-lymfocyty signaturou pro navedení do kůže přes navýšení regulace CCR10. V kůži sídlící T-lymfocyty jsou ve vztahu i k jiným bariérovým systémům, jako jsou plíce a střevo. Na T-lymfocytech regulačních (Treg) může být exprimována škála receptorů pro navedení do tkání – CCR2, CCR4, CCR9, CCR10, CXCR4, CXCR6, různé integriny atd. Dokonce existuje názor, že T-lymfocyty mohou expresi těchto molekul modulovat podle stupně a povahy zánětu.

V kůži jsou zakotveny subsety Trm-lymfocytů, které necirkulují, ale jsou strategicky rozmístěny v epidermis a dermis jako první obranná linie. Předpokládá se, že kůže normálního zdravého dospělého člověka obsahuje přibližně 20 miliard T-lymfocytů, tedy skoro 2x více než je jich v celém oběhu. Ještě důležitější je to, že 98 % T-lymfocytů s pozitivitou CLA markeru, tedy lymfocytů nasměrovaných do kůže, se tam ocitá již za fyziologických podmínek. Existují zajímavé a průkazné studie o úloze těchto buněčných populací u herpetických infekcí. Kůže je tedy schopna odpovídat na nebezpečí rychle. Epidermální bariéra působí v tomto směru pro imunitní systém jako senzor.

Primární úlohou kůže jako orgánu s imunitními funkcemi je udržet homeostázu organizmu. Nejlépe je to vidět ve fyziologickém procesu hojení rány po poranění kožní tkáně. Toto hojení probíhá ve třech po sobě následujících stádiích, stádiu zánětu, stádiu tvorby nové tkáně a stádiu remodelace tkáně. Během sekund po poranění se rozbíhá kaskáda zánětlivých dějů. Kolagen ovlivněný zraněním aktivuje koagulační kaskádu, což vede k prvotnímu shluku krevních destiček v ráně, tato je prostoupena a zpevněna fibrinem, případně to vede ke vzniku krevní krusty na povrchu poranění, což omezí další únik krve a tekutiny a slouží jako síť či osnova pro buňky imunitního systému vstupující do postižené oblasti.

U neutrofilů jde o hodiny, samy proto potřebují pomoc imunitního systému. Dva dny po poranění jsou neutrofily přečísleny makrofágy odvozenými od monocytů. Oba tyto fagocyty produkují velké množství cytokinů, především IL-1, IL-6, TNF-α, IL-8, IL-12 a IL-10. Makrofágy mají zásadní úlohu v řízení synchronizace tkáňové reparace. Jejich nedostatek či chybění vede k oddálení novotvorby epitelia a cév, větší produkci zánětlivých mediátorů a snížení exprese VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). Tedy je pravděpodobné že makrofágy modulují uzavření rány a procesy hojení v dermis, a to částečnou regulací cytokinové sítě v hojící se ráně. Nicméně s jejich funkcemi je to jistě složitější.

Mezi dalšími leukocyty, které vstupují do oblasti poranění v zánětlivé fázi reakce, jsou plazmacytoidní dendritické buňky, unikátní podskupina dendritických buněk. Za normálních okolností v kůži chybějí, jsou charakteristické mimořádnou sekrecí interferonu prvního typu navozenou prostřednictvím TLR7 (Toll-like receptor-7) a TLR9. Plazmacytoidní dendritické buňky se objevují v infiltrátu spojeném se zraněním zhruba ve stejné době jako neutrofily a reagují s vlastními nukleovými kyselinami z tkáně, respektive nukleovými kyselinami z umírajících buněk. Tyto plazmocytoidní buňky také přispívají k časné zánětlivé odpovědi u reepitelizace tvorbou interleukinu-6 a spuštěním tvorby interleukinu -17A a interleukinu-22 T-lymfocyty. δT- lymfocyty jsou v normální lidské zdravé kůži vzácné, představují 2 až 9 % dermální a 1 až10 % epidermálních T-lymfocytů. Dlouho se již spekuluje, zda mají či nemají lidé populaci epidermálních T-lymfocytů schopnou přispívat k hojení rány.

U lidí byly popsány jak konvenční αβ, tak nekonvenční Vδ1 epidermální T-lymfocyty s produkcí IGF-1 („Interferon Growth Factor-1“), které byly po aktivaci schopné přispět k hojení rány. Epidermální T-lymfocyty získané od pacientů s chronickými ranami nereagují na stimulaci a IGF-1 neprodukují. Nicméně nověji bylo zjištěno, že do kůže nasměrované T-lymfocyty exprimující Vγ9Vδ2, lymfocyty schopné produkce stejného spektra mediátorů jako výše uvedené, jsou do postižené kůže velmi rychle přitaženy. Tedy jak γδT-lymfocyty trvale v kůži lokalizované, tak lymfocyty povolávané z oběhu působí jako časný efektorový systém u traumat lidské kůže.

Jsou tedy účastny v dějích vrozené imunity, jsou také schopny odpovědi na omezené množství mikrobů. Vzhledem k tomu, že mají mnoho společného s přirozenými zabíječi (NK buňkami), bývaly někdy označovány jako NKT buňky. Významná je jejich úloha v obraně proti Mycobacterium tuberculosis a Listeria monocytogenes.

Mezi mediátory uvolňovanými T-lymfocyty v průběhu hojení rány má prominentní místo i interleukin-22. Podobnou homeostatickou úlohu hrají u jiných bariérových systémů, jako jsou plíce a střevo. Prudký nárůst různých buněčných typů produkujících interleukin-22 je názorný. U získané imunity jde o buňky Th1, Th17, Tc17, Th22, Tc22 a u vrozené imunity jde o buňky LTi-like γδT-lymfocyty, NK buňky, NKT buňky. IL-22 vykazuje své účinky pouze v buňkách epitelií v souladu s expresí komplexu IL-22R. Identifikace genů selektivně regulovaných prostřednictvím IL-22 v keratinocytech podporuje účast tohoto cytokinu v hojení tkáně. Mezi těmito regulovanými geny jsou ty, které kódují proteiny spojené s diferenciací keratinocytů, proteiny regulující pohyb či migraci a antimikrobielní peptidy.

Základní mechanizmy obrany kůže proti patogenům

Nespecifický imunitní systém kožní zahrnuje výše uvedenou bariéru, humorální působky – komplement, proteiny akutní fáze, cytokiny, chemokiny, neuropeptidy, antimikrobiální peptidy, buněčnou složku tvoří keratinocyty, neutrofily, eozinofily, makrofágy, dendritické buňky, případně jiné buněčné typy.

Přes svůj zásadní podíl na zajištění fyzikální bariéry participují keratinocyty v nespecifické imunitní odpovědi. Keratinocyty mohou být považovány za první strážní linii imunitního systému v kůži, setkávají se s patogeny a je nutné, aby si rychle a účinně uvědomily nebezpečí a reagovaly na něj. Při prvním střetnutí s mikrobem je keratinocyt upozorněn na potenciální nebezpečí za pomoci rozpoznání ustálených mikrobiálních struktur známých jako s patogeny asociované molekulární vzory (PAMPs), prostřednictvím receptorů pro jejich rozpoznání na keratinocytech (PRRs). Jednou z hlavních skupin těchto receptorů jsou „Toll–like receptors“ (TLR), které keratinocyty na svém povrchu exprimují (TLR-1, TLR-2, TLR-4, TLR-5, TLR-6), nebo je exprimují endosomy keratinocytů (TLR-3, TLR-9). Významná je úloha TLR v procesu fagocytózy; jde o doplnění staré Mečnikovovy koncepce. Po aktivaci keratinocytu narůstá množství produkce cytokinů, tedy hlavně Il-1, TNF-α, IL-6, tedy cytokinů prozánětlivých, ale i cytokinů aktivujících či inhibujících T-lymfocyty. Dochází k indukci genů imunitní odpovědi a genů prozánětlivých. Další cestu, kterou působí keratinocyt proti mikrobům je uplatnění tzv. inflamasomu v cytoplasmě, což opět vede k uvolnění velkého množství prozánětlivých cytokinů. Aktivované keratinocyty uvolňují interleukin 1, což umožní přiléhajícím buňkám odpovědět v širší míře produkcí IL-1α.

Kromě toho keratinocyty produkují množství antimikrobiálních peptidů (AMP). Z hlediska účelu těchto molekul je jejich název poněkud zavádějící. Také se pro ně objevily jiné názvy: alarminy, peptidy pro obranu organizmu apod. Je jich mnoho, dosud víme o asi 1200 u různých druhů, v kůži savců je jich nejvíce. Jde o peptidy konzervované v evolučních procesech. Nejdůležitější jsou lidské β-defenziny, HBD-1, dále 2, 3 a 4, nebo katelicidin či psoriazin, laktoferin, RNáza7, efalin, katestatin, kalprotektin. HBD jsou nízkomolekulární kationické peptidy bohaté na cystein. HBD mají také důležité chemotaktické schopnosti zprostředkované chemokinovým receptorem-6 (CCR-6) na povrchu dendritických buněk a T-lymfocytů.

Tyto kationické molekuly ničí bakterie vytvářením otvorů v jejich anionické buněčné stěně nebo sekvestrací železa, takto nutného pro růst bakterií. Prozánětlivé cytokiny (IL-1α, IL-1 β, IFN-γ, TNF) různých způsobem regulují expresi genů AMP. Také IL-17A, IL-17F a IL-22 velice silně indukují tvorbu AMP. Toto vše je velmi zřetelné u pacientů s atopickým ekzémem, kdy nemocní jsou velmi vnímaví vůči kožním bakteriálním a virovým infekcím v důsledku sníženého množství β–defenzimu a katelicidinů. U psoriázy je množství antimikrobiálních peptidů zvýšeno, důsledkem je známá skutečnost, že lupénka nadměrným množstvím infekcí nevyniká.

Pozoruhodné je, že antimikrobiální peptidy vytváří také naše vlastní mikroflóra kůže. Na kůži a v kůži je obrovské množství bakterií, 1012/m2. Část našich mikrobů produkuje látky zvané moduliny. Působí na bakterie destrukcí buněčných stěn podobně jako klasické AMP. Moduliny jsou účinné proti S. aureus, E. coli, streptokokům skupiny A.

Jak bylo uvedeno dříve, plazmacytoidní dendritické buňky (pDB) v periferních non-lymfoidních orgánech chybějí, ale migrují do kůže po virových infekcích, produkují velké množství interferonu prvního typu, který omezuje šíření virových infekcí. Tyto buňky navozují vyzrávání a aktivaci jiných dendritických buněk, spouštějí tedy zásadní mechanizmy buněčné imunity. Po aktivaci pDB buňky ztrácejí svou plazmacytoidní morfologii a schopnost produkce zmíněných interferonů a diferencují v buňky dendritického fenotypu exprimující molekuly hlavního histokompatibilního komplexu a kostimulační molekuly nutné pro aktivaci T-lymfocytů. Jde tedy o nesmírně pohotový a plastický systém specifické buněčné imunitní odpovědi. Spuštění získané imunitní odpovědi proti patogenům působících v kůži vyžaduje proces pohlcení antigenu, zpracování a prezentaci dendritickými buňkami a jeho předložení naivním T-lymfocytům. Epidermální Langerhansovy buňky (LB) vysílají své dendrity až do stratum corneum, tradičně byly přiřazovány k typickým periferním dendritickým buňkám.

V tomto pojetí jsou Langerhansovy buňky v epidermis v nezralém stavu, ale jsou vybaveny množstvím přirozených receptorů pro antigeny z prostředí. Pěkná je koncepce LB v epidermis jako stabilní sítě s migrační aktivitou jednotlivých částí. LB zřejmě odchytávají antigeny, kterým se úspěšně podařilo proniknout skrze stratum corneum v oblasti „tight junctions“, těsných mezibuněčných spojů. Je spuštěna migrace do lymfatických uzlin, během této cesty LB vyzrává. Tato maturace je spojena se vzrůstající syntézou „counter“ receptorů vč. CD80, CD86 , CD40 a adhezivních molekul jako je ICAM-1. Exprese CD1a a langerinu (patřících k nezralým liniím Langerhansových buněk) během dozrávání klesá. Naproti tomu jsou indukována proteiny jako DC-LAMP a CD83. Toto byl po dlouhou dobu kánon kožní imunologie. U myší byly nedávno objeveny buňky odlišného profilu plnící podobnou roli jako LB. Nověji víme i o dopadu světla na funkčnost LB. Existují názory, že jejich role pro předložení antigenu lymfocytům není až tak zásadní jako zabezpečení účinné cytotoxické odpovědi. Výzkum v tomto směru intenzivně pokračuje.

Další subpopulace dermálních dendritických buněk zahrnutých do stavby imunitní odpovědi vůči infekci je populace odvozená od monocytů. Hraje významnou roli v zánětu kůže. Tyto buňky zajišťují, aby odpověď imunitního systému byla adekvátní, například indukcí protektivní odpovědi Th1 lymfocytů proti některým patogenům. Zánětlivé dermální dendritické buňky vykazují znak CD11c+, CD1c-. Byly zjištěny například v projevech psoriázy.
Po prezentaci rozpoznaného antigenu dendritickými buňkami v patřičném cytokinovém prostředí naivním T-lymfocytům vede k jejich diferenciaci efektorové buňky s patřičnou cytokinovou produkcí nebo cytotoxicitou. Buňky profilu Th17 představují základní obrannou linii proti množství plísňových a bakteriálních infekcí kůže.

U lidí genetické defekty u řady genů ve vztahu k Th17 vyvolávají těžkou imunodeficienci a dramatickou vnímavost vůči škále infekcí. Chybění cytokinů Th17 u těchto pacientů pravděpodobně narušuje povolání neutrofilů, aktivaci makrofágů a produkci AMP keratinocyty a neutrofily, tedy dochází k narušení kooperace mezi vrozenou a získanou imunitou. Dalšími důležitými zdroji IL-17A v bariérových systémech jsou buňky vrozené imunitní odpovědi a nekonvenční T-lymfocyty, například v plicích jde o buňku typu γδ, zde to hraje významnou roli například při vnímavosti vůči plicní tuberkulóze.

Kůže jako vulnerabilní oblast pro imunitními mechanizmy zprostředkované choroby

Zásadní otázkou pro kůži je zajištění aktivní obrany, současně však také nutné míry tolerance ve spojení s regulačními mechanizmy, tedy vyrovnanou homeostázu mezi vhodnou a přínosnou odpovědí imunitního systému a nikoliv nezbytnou imunitní odpovědí vůči autoantigenům, neškodným mikroorganizmům a chemikáliím z prostředí. Zde opět zásadní roli hrají DC a regulační T-lymfocyty (Treg.), ty to všechno řídí, orchestrují. U člověka většina cirkulujících CD4+, CD25hi Foxp3 +Treg. nese receptory pro navedení do kůže. Představují 10 % v kůži uložených T-lymfocytů, ovšem v kůži normální. Logicky ovlivněním molekul pro navedení do kůže jako je P nebo E-selectin, respektive jejich ligand, tuto migraci a usídlení v kůži naruší, v důsledku toho patogeny nelze odstranit a mohou se rozvinout autoimunitní děje zaměřené proti kůži. Treg. představují preventivní složku, brzdí zbytečnou imunitní odpověď a kontrolují stupeň zánětlivé odpovědi. Narušením těchto mechanizmů mohou být spuštěny procesy vedoucí k fenotypu atopického ekzému a psoriázy. Zvláště psoriáza je v tomto směru přímo modelová.

Tedy závěrem:

Koncepce SALT stále platí. Imunologický dohled zprostředkovaný kůží je důmyslnější než se předpokládalo. Existují aktivní obranné mechanizmy i tolerogenní aktivita. Existuje důležitá souvislost TLR a vitaminu D, což posiluje koncepci nezastupitelné role vitaminu D ve funkčním imunitním systému.

Keratinocyty jsou prozánětlivou efektorovou buňkou a mohou působit jako
„neprofesionální“ antigen prezentující buňky, mohou indukovat funkční odpověď, nikoliv však na naivních T-lymfocytech. LL-37 se podílí na rozbití imunologické tolerance např. u psoriázy.

Literatura u autora.

 

Prof. MUDr. Vladimír Vašků, CSc.
I. Dermatovenerologická klinika FN u svaté Anny a LF MU Brno
a Dermatovenerologická klinika FN Brno a LF MU Brno

 

RVD 5/2013

Poslední úprava Čtvrtek, 26. prosinec 2013

E-mail: Tato emailová adresa je chráněna před spamboty, abyste ji viděli, povolte JavaScript
 
Všechna práva vyhrazena © 2008 - Referátový výběr
TOPlist