Imunitní reakce obojživelníků, plazů a ptáků


1 Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta Ústav experimentální biologie Oddělení fyziologie a imunologi...
Author:  Jiří Valenta

0 downloads 2 Views 1MB Size

Recommend Documents


A) Štěpná reakce obecně
1 21. Jaderná energetika A) Štěpná reakce obecně samovolné štěpení těžkých jader nemá z hledis...

A Ptk. alapelveiről és változásaikról
1 KÓNYÁNÉ SIMICS ZSUZSA A Ptk. alapelveiről és változásaikról I. Jelen tanulmány terjedelmi ke...

Souhrn zjištění a manažerská reakce MMR-NOK
1 26. dubna 2016 Souhrn zjištění a manažerská reakce MMR-NOK V posledním čtvrtletí roku 2015 proběhly první ...

Ciri-ciri PTK. Perbedaan antara PTK dan non PTK:
1 Perbedaan Penelitian Tindakan Kelas dengan penelitian yang lain No Aspek PTK Non PTK 1 Peneliti Guru Orang Luar 2 Rencana Penelitian Guru Orang Luar...

Jaderný faktor kappa B a zánětlivá reakce
1 Univerzita Karlova v Praze Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra biologických a lékařských věd BA...

Reakce a adaptace oběhového systému na zátěž
1 Reakce a adaptace oběhového systému na zátěž2 Srdeční frekvence (SF) Hodnoty klidové srdeční frekvence se ...

13 Oxidačně redukční reakce
1 13 Oxidačně redukční reakce Oxidaci a redukci ve smyslu elektronových představ chápeme jako odevzdávání a ...

UNTUK (PTK SKRIPSI. Persyaratan. Oleh: A
1 PENERAPAN PEMBELAJARAN CONTEXTUAL TEACHING AND LEARNING (CTL) DENGAN MEDIA POWER POINT UNTUK MENINGKATKAN HASIL BELAJAR EKONOMI (PTK Pembelajaran Ek...

Polymerázová řetězová reakce
1 Polymerázová řetězová reakce PCR (Polymerase( Chain Reaction) 12 Princip PCR Zavedení PCR v roce 1983 (Kary Mullis) Publ...

3 Acidobazické reakce
1 3 Acidobazické reakce Brønstedova teorie 1. Uveďte explicitní definice podle Brønstedovy teorie. Kyselina je... Bá...



Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta Ústav experimentální biologie Oddělení fyziologie a imunologie živočichů

Imunitní reakce obojživelníků, plazů a ptáků

Bakalářská práce

Rok: 2006/2007

Autor: Libor Vojtek Vedoucí práce: RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D. -1-

Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta Ústav experimentální biologie Oddělení fyziologie a imunologie živočichů

Imunitní reakce obojživelníků, plazů a ptáků

Bakalářská práce

Rok: 2006/2007

Autor: Libor Vojtek Vedoucí práce: RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D. -2-

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracoval samostatně, pouze s použitím uvedené literatury. V Brně dne:

Podpis:

-3-

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

-4-

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

Klíčová slova: imunologie, obojživelníci, plazi, ptáci, antigen, protilátka, imunitní systém, imunitní orgány, imunitní buňky, transplantační imunita

This work discuss the immune reactions of amphibians, reptiles and birds. It contains short description and comaprison of immune organs and cells in each mentioned group of animals. Next chapters are dealing with cell and antibody mediated immunity (innate and specific) and also transplantation immunity in this three groups of animals. This work mentions briefly the model organisms of amphibians, reptiles and birds too.

Key words: immunology, amphibians, reptiles, birds, antigen, antibody, immune system, immune organs, immune cells, transplantationimmunity

-5-

Obsah 1.

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

2.

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

3.

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

3.1.1

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

3.1.2

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

3.2 3.2.1

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

3.2.1.1

Thymus ............................................................................................... 6

3.2.1.2

Slezina ................................................................................................. 7

3.2.1.3

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

3.2.2

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

3.2.2.1

Thymus ............................................................................................... 9

3.2.2.2

Slezina .................................................................................................. 9

3.2.2.3

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

3.2.3

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

3.2.3.1

Thymus ............................................................................................... 11

3.2.3.2

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

3.2.3.3

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

3.2.3.4

Slezina ................................................................................................. 14

3.2.3.5

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

3.2.4 3.3

Srovnání imunitních orgánů jednotlivých skupin ...................................... 15 Buňky imunitního systému ....................................................................................... 16

3.3.1

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

3.3.2

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

3.3.3

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

3.3.4

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

3.4

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

3.4.1

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

3.4.2

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

3.4.3

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

4.

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

-6-

4.1

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

4.2

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

4.3

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

4.4

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

5.

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

5.1

Obojživelníci ............................................................................................................... 24

5.2

Plazi ............................................................................................................................. 25

5.3

Ptáci ............................................................................................................................. 26

6.

Závěr ........................................................................................................................... 28

7.

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

8.

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

-7-

1. Seznam zkratek APC

- antigen prezentující buňky (antigen presenting cell)

BALT

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

BCR

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

C1 – C9

- složky komplementu

GALT

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

Ig

- imunoglobulin

IgD

- imunoglobulinový izotyp D

IgF

- imunoglobulinový izotyp F

IgM

- imunoglobulinový izotyp M

IgX

- imunoglobulinový izotyp X

IgY

- imunoglobulinový izotyp Y

MAC

- membránu atakující komplex (membrane attak complex)

TCR

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

MHC

- hlavní histokompatibilní komplex (major histocompatibility complex)

MLR

- směsná lymfocytární reakce (mixed lymphocyte reaction)

NK buňky - přirození zabíječi – buňky (natural killers) TC

- cytotoxický T lymfocyt (T cytotoxic lymphocyte)

TH

- pomocný T lymfocyt (T helper lymphocyte)

TS

- supresorový T lymfocyt (T supressor lymphocyte)

-1-

1. Úvod Imunitní systém je soubor velmi složitých a navzájem provázaných reakcí, které hrají ve všech organismech velmi důležitou roli v obraně proti vnějším antigenům či chybám vlastního těla. Aby imunitní reakce probíhaly tak, jak je třeba, musí být zapojeny všechny složky imunitního systému. To znamená: orgány, tkáně, buňky, ale i molekuly. Nejinak se děje i u tří skupin živočichů, kterými se tato práce zabývá, tedy obojživelníků, plazů a ptáků. Jaké jsou hlavní orgány a buňky imunitního systému u jednotlivých tříd? Jak se liší reakce imunitního systému

u ptáků od imunitních reakcí

obojživelníků? Na jakých modelových organismech se provádí výzkumy v oblastech imunologie? Tato práce pojednává o všech těchto otázkách, ale i o mnohých dalších. Moderní věda se opírá hlavně o vědomosti z oblasti savčí, popřípadě přímo humánní imunologie. Z evolučního hlediska je ovšem důležité zkoumat imunologii i mnohem jednodušších obratlovců, jako jsou například kruhoústí, paryby a ryby, na něž navazují obojživelníci, plazi a ptáci, kterými se zabývá tato práce, a kteří vytvořili základní pilíře pro imunologii savčí. Poznatky ze savčí imunologie jsou značně komplikované a náročné, proto někdy ani není možné je prozkoumat skutečně do hloubky. Jelikož ale mají stejné základy jako již zmíněné tři skupiny živočichů, dalo by se u těchto mnohem jednodušších forem přijít na spojitosti, které jsou u savců právě tak složité. Díky výzkumu nižších obratlovců (obojživelníků, plazů a ptáků) bychom mohli narazit na fakta, která by byla schopna napomoci člověku jednak v pochopení či v přesnějším odhalení evolučních spojitostí, nebo by dokonce imunitní systémy těchto skupin mohly být natolik podobné savčím, že by se výsledky daly aplikovat v humánní vědě. Mohla by takto vznikat nová antibiotika, léčiva potlačující autoimunitní onemocnění a mnoho podobných přípravků. Například zjištění, proč se krokodýlům nezanítí rána ve značně znečištěné vodě? Jak to, že jsou schopni lépe odolávat a ničit bakterie, které jsou odolné vůči antibiotikům? Proč jejich sérum je schopno zničit virus HIV a netrpí rakovinou? I k takovýmto výsledkům by mohla tato práce a práce na ni navazující vést. Cílem práce je tedy hlavně srovnat jednotlivé skupiny živočichů a zaměřit se na jejich specifika. Jak již bylo řečeno, nedílnou součástí práce je srovnání imunitních reakcí u jednotlivých tříd živočichů. Společný evoluční vývoj, ba dokonce návaznost a zdokonalení funkcí ať už imunitního systému, nebo i jiných, naznačuje, že mezi plazy a ptáky není tolik rozdílů. Proto mají i v imunologii, potažmo v této práci, tolik společného. Na druhou stranu

-2-

obojživelníci tvoří v práci jakoby samostatný oddíl, jelikož jsou evolučně mnohem starší a velice vzdálení zbylým dvěma třídám. Na rozdílnost obojživelníků od plazů a ptáků upozorňuje už pouhý vývin přes larvu a následná metamorfóza v dospělce. Neméně velký význam má také studeno versus teplokrevnost živočichů. Bohužel u plazů a o trochu méně také v imunologii obojživelníků jsou informace někdy velmi strohé a neutříděné. Děje se tak hlavně vinou faktu, že člověk tyto dvě třídy (obzvláště plazy, méně pak obojživelníky) nijak hospodářsky či ekonomicky nevyužívá. Dále je také většina plazů jedovatá či chráněná a je prakticky nemožné chovat je bez ovlivnění jejich imunity. Proto u plazů není žádný jednotný imunologický model, ba naopak každý pokus, který byl dosud proveden, byl proveden na jiném zástupci. Toto vede k již zmíněné změti různých dat. Tato práce je tedy psána s cílem shromáždit a utřídit jednotlivé informace do srozumitelného celku, který bude v budoucnu moci sloužit buď pro snadnější výuku, nebo pro následné navázání vědeckých prací, např. práce diplomové.

-3-

3. Imunitní systém Imunitní systém je jeden ze základních aparátů, pomocí kterých je udržována homeostáza (stálé vnitřní prostředí) v organizmu. Jeho hlavním úkolem je rozpoznání škodlivin od neškodných látek, ať už jsou původu vnějšího, či vnitřního (vlastního). Tohoto děje je docíleno pomocí obranyschopnosti – rozpoznání a zničení vnějšího antigenu, nejčastěji to je patogenní mikroorganismus, nebo jeho zplodiny. Dalším dějem je autotolerance, která zajišťuje rozpoznání a zachování látek tělu vlastních. Posledním z těchto dějů je imunitní dohled, který neustále kontroluje a odstraňuje vlastní škodliviny – odstraňuje staré, poškozené a změněné (zmutované) buňky. Z hlediska imunitních mechanismů lze imunitu rozdělit na nespecifickou (vrozenou) a specifickou (adaptivní) (Hořejší a Bartůňková, 2001) .

3.1.1 Nespecifická imunita Nespecifická (vrozená) imunita je prvním z mechanismů, které začnou likvidovat infekci hned po jejím proniknutí do organismu, nebo ji ani nevpustí dovnitř (tzv. fyzikální bariéry). Zábranu pro vniknutí antigenních struktur dovnitř organismu tvoří v první řadě kůže. Dalšími hranicemi jsou sliznice, které kryjí jak vnější, tak i vnitřní povrchy, které jsou vystaveny vnějšímu prostředí. Jsou to epitely, kryjící trávicí a vylučovací trakt, dále pak pohlavní soustavu a vývody žláz. Pokud antigeny a jejich části proniknou přes tyto bariéry, nastupují buňky imunitního sytému, které je začnou likvidovat. Ničí je mechanismem fagocytózy, tzn. že je pohltí a následně degradují, nebo je rozloží na jednotlivé peptidy a následně je prezentují T lymfocytům. K těmto buňkám se řadí hlavně granulocyty a makrofágy. Dalšími buňkami nespecifické imunity jsou tzv. NK buňky (přirození zabíječi). Tyto buňky jsou druhem lymfocytů, které mají za úkol ničit intracelulární patogeny (hlavně viry) a dále také nádorové buňky. Nespecifická imunita se vyskytuje jako jediný typ u bezobratlých, obratlovci mají navíc nový typ imunity, a to imunitu specifickou (Toman a kol., 2000).

3.1.2 Specifická imunita Při specifické imunitě je antigen rozpoznán jedinými bílkovinami v těle, které nejsou kódovány geny, a to receptory. Ty se vytvářejí teprve při diferenciaci klonů lymfocytů. Každý -4-

z těchto klonů má potom receptory se specifickým (vlastním) vazebným místem pro antigenní determinantu, neboli epitop. Mikroorganismy i přes svou malou velikost obsahují velké množství různých antigenů s více epitopy. Tyto různé typy epitopů jsou rozpoznávány každý svým specifickým receptorem, a tedy i odlišným klonem lymfocytů. Následně se pak také tvoří specifické protilátky pro daný typ epitopu. Buňky specifické imunity jsou tvořeny dvěma velkými skupinami, a to T a B lymfocyty. Ty vyzrávají v primárních lymfatických orgánech. T lymfocyty v brzlíku (thymu) a B lymfocyty u většiny obratlovců v kostní dřeni (poprvé se evolučně objevuje u bezocasých obojživelníků), pouze u ptáků ve Fabriciově burze. T lymfocyty zprostředkovávají buněčnou specifickou imunitu pomocí receptoru TCR (T cell receptor) a B lymfocyty protilátkovou specifickou imunitu pomocí receptoru BCR (B cell receptor). Místem realizace specifické imunity jsou sekundární lymfatické orgány (Toman a kol., 2000).

3.2 Orgány imunitního systému Orgány imunitního systému se obecně dělí na primární a sekundární lymfatické orgány. V primárních lymfatických orgánech se uskutečňuje vyzrávání a diferenciace lymfocytů. Mezi hlavní primární orgány obojživelníků, plazů a ptáků patří thymus (brzlík), kostní dřeň (poprvé se objevuje u obojživelníků – jen u žab, ocasatí a beznozí ji ještě nemají) a Fabriciova burza (u ptáků). Sekundární lymfatické orgány jsou místem specifické imunitní odpovědi. Antigen, který je dopraven do sekundárního lymfatického orgánu je navázán na MHC (major histocompatibility complex = hlavní histokompatibilní komplex) molekulách a je prezentován T lymfocytům, které dále pomáhají B lymfocytům v imunitní reakci. Dále v sekundárních lymfatických orgánech dozrávají B lymfocyty v plazmatické a paměťové buňky. Mezi hlavní sekundární lymfatické orgány daných tří tříd živočichů patří slezina, GALT (Gut-associated Lymphoid Tissue, lymfatická tkáň v oblasti střeva) a lymfatické uzliny (Toman a kol., 2000).

3.2.1 Orgány imunitního systému obojživelníků Primárními lymfatickými orgány obojživelníků jsou hlavně thymus (vývoj T lymfocytů) a slezina (vývoj B lymfocytů, u některých bezocasých v dospělosti i kostní dřeň). Oba orgány jsou složením a funkcí velmi podobné orgánům ostatních obratlovců včetně

-5-

savců. Sekundárními lymfatickými orgány pak jsou slezina, GALT a četné lymfopoeticky aktivní oblasti v ledvinách, játrech, mezenteriu, žábrech a kůži. Většina poznatků je zkoumána na žábách rodu Xenopus (drápatky) (Paul, 1993).

3.2.1.1 Thymus Thymus je rozdělen do tzv. lobulů (lalůčky) vazivovými septy. V každém lobulu je vnější kůra (cortex) a vnitřní dřeň (medula) (Toman a kol., 2000). Thymus u Xenopus vzniká třetí den po oplodnění z druhého hltanového váčku a je párový (obr. 1). Během sedmi dní jsou v thymu k nalezení dva hlavní typy buněk. Jsou to buňky epiteliální a lymfoidní, které přicestovaly z mezodermu během 3. – 4. dne vývoje. Tyto kmenové buňky ovšem nejsou do thymu lákány MHC II. třídy jako je to známo u savců, jelikož na epiteliálních buňkách se MHC II vyskytuje až po 7. dni vývoje. Larvální lymfoidní buňky nevytvářejí MHC II proteiny (Turner, 1994). Během 7. dne se v thymu objevuje XT-1 antigen (protein pro aktivaci diferenciace T lymfocytů) a lymfoidní buňky v thymu se začínají diferencovat. Teprve potom se XT-1 objevuje i v periferii (Turner, 1994). Během metamorfózy se thymus přesunuje do oblasti ucha a do jejího konce se z něj vyčerpají téměř všechny lymfocyty. Po metamorfóze nastává sekundární histogeneze, po které vznikají nově vytvořené lymfocyty dospělce. Tyto lymfocyty již produkují MHC II proteiny. Thymus ustupuje při dosažení pohlavní dospělosti jedince (Turner, 1994). V thymu obojživelníků se rovněž nachází další buňky imunitního systému, jako jsou např. velké dendritické buňky, makrofágy a ,,myoid cells“ (buňky, které napomáhají cirkulaci tekutin v thymu, ale možná jsou schopné tvořit i vlastní protilátky). V dřeni thymu (hlavně u dospělců) se dále nachází také buňky s granuly a sekretorické buňky, které nejspíše produkují hormony thymu. Dalšími buňkami, které byly v thymu objeveny, jsou plazmatické buňky produkující IgM, i když vněm nevznikly. Posledními buňkami, které byly v thymu objeveny jsou tzv. pečovatelské buňky (,,nurse cells“), které zajišťují zrání T lymfocytů (Turner, 1994). Thymektomie (odebrání thymu) v časném stádiu vývoje má vážné účinky na imunitní systém jak bezocasých, tak i ocasatých. Thymektomie provedená během 4. – 8. dne vývoje odhaluje T závislé a nezávislé části imunitního systému žab. Dále pak vyvolává zpomalení odvržení allotransplantátu, zpomalení směsné lymfocytární reakce (MLR), zpomalení syntézy IgY (viz dále) a zpomalení všech reakcí, které souvisejí s antigeny a hapteny na thymu

-6-

závislými. Thymektomie nijak neovlivňuje reakce závislé na T nezávislých antigenech nebo mitogenech.

Obnovení všech funkcí je možné pomocí implantace thymu zpět nebo

implantace pouhých disociovaných thymocytů (Paul, 1993).

Obr. 1 Hlava pulce Xenopus laevis s párovým thymem (URL1)

3.2.1.2 Slezina Slezina je hlavní periferní lymfatická tkáň. Jejími hlavními funkcemi jsou zachycení antigenu, který koluje v tělních tekutinách, a dále pak je místem, kde sídlí proliferující lymfatické buňky, které byly aktivovány antigenem. Dále pak také vypouští tyto aktivované buňky a jejich produkty k místu imunitní reakce. Nedílnou funkcí sleziny je také vývoj B lymfocytů a tvorba erytrocytů, trombocytů a granulocytů. U obojživelníků se slezina objevuje kolem 2. týdne života. Dospělá slezina má přesně odděleny T závislé a T nezávislé zóny (jsou

-7-

odděleny hraniční oblastí). Slezina obsahuje červenou a bílou pulpu. Bílá pulpa je bohatá na B lymfocyty. Mezi bílou a červenou pulpou je tzv. marginální (perifolikulární) zóna, ve které se nacházejí T lymfocyty, které v dospělosti produkují MHC II, avšak v larválním stádiu ne. V marginální zóně je opět přítomen XT-1 protein, který zajišťuje výchovu T lymfocytů. Krev do sleziny vstupuje centrální arteriolou v bílé pulpě, odkud je poté kapiláramí rozváděna do červené pulpy. Výzkum s indickým inkoustem a fluoreskujícími antigeny ukázal, že prvním místem, které se potkává s cizorodými látkami vyskytujícími se v krvi, je červená pulpa. Tyto antigeny jsou poté zachyceny ve folikulech bílé pulpy a následně vystaveny na povrchu velkých dendritických buněk. Tyto dendritické buňky jsou schopny díky cytoplazmatickým pochodům ,,prostrčit“ svá pseudopodia skrz hraniční oblast do marginální zóny, kde jsou antigeny prezentovány T lymfocytům. Slezina obojživelníků je již v podstatě skoro stejná jako slezina savců (Turner, 1994).

3.2.1.3 Ostatní lymfatické orgány (játra, ledviny, kostní dřeň, lymfomyeloidní uzliny, GALT a kůže) Játra, ledviny a kostní dřeň jsou stejně jako slezina orgánem, který je spojen s výchovou B lymfocytů, a proto o nich bude krátká zmínka v kapitole pojednávající o B lymfocytech obojživelníků (Turner, 1994). Lymfomyeloidní uzliny jsou k nalezení opět pouze u některých žab (skokanovití, ropuchovití), a to v krční a hrudní oblasti. Na rozdíl od savčích lymfatických uzlin je primární funkcí uzlin obojživelníků filtrace krve. Ovšem vychytávání cizorodých látek z okolí mají za úkol také. Další velmi důležitou funkcí lymfomyeloidních uzlin je, že jsou zapojeny do dlouhotrvající ochrany proti antigenům. To znamená, že jsou hlavním místem pro uchovávání plazmatických buněk, produkujících protilátky. Larvy některých ,,vyšších“ žab nesou párové lymfomyeloidní uzliny zvané lymfatická žláza, které jsou uloženy v oblasti průdušek. V této lymfatické žláze probíhá hlavně aktivní fagocytóza a filtrace jak krve, tak i mízy. Dále hraje důležitou roli v humorální imunitě (Turner, 1994). GALT (Gut-associated Lymphoid Tissue) je velmi dobře vyvinutý u dospělých žab, ovšem u ocasatých zcela chybí. Je to orgán, který je první obrannou linií proti antigenům v oblasti střeva. Je tvořen tkáňí, která je plná plazmatických buněk, které produkují hlavně IgM a IgX (Turner, 1994).

-8-

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

3.2.2 Orgány imunitního systému plazů Primárními lymfatickými orgány plazů jsou stejně jako u obojživelníků thymus a kostní dřeň. Sekundárními lymfatickými orgány jsou pak slezina, GALT (kloakální komplex) a lymfatické uzliny (Toman a kol., 2000).

3.2.2.1 Thymus Thymus plazů je velmi podobný thymu ostatních obratlovců, je zřetelně laločnatý a má jasně odlišenou kůru a dřeň. Kromě lymfocytů se v thymu nachází hodně buněk monocyto makrofágového typu a velké myoidní buňky. Vyvíjí se brzy po oplodnění a s přibývajícím věkem involuje. Při onemocněních a v zimě se rychlost involuce zvyšuje (Turner, 1994).

3.2.2.2 Slezina Slezina se u plazů nachází u tenkého střeva (u hadů pak blízko slinivky břišní a žlučového měchýře). U některých ještěrů není možno rozeznat červenou a bílou pulpu, avšak u většiny plazů jsou jasně odděleny. Na rozdíl od Xenopus u plazů nejsou jasně definované zóny s T a B lymfocyty, a také u nich nejsou pozorovatelná germinální centra a folikuly. Kromě lymfocytů se ve slezině nacházejí také dendritické buňky. Příchozí antigen stimuluje proliferaci lymfocytů v oblasti artérie, což má za následek migraci lymfoblastů do červené pulpy, kde sekretují protilátky (Turner, 1994; Paul, 1993).

3.2.2.3 Ostatní lymfatické orgány (lymfatické siny, kloakální komplex) Plazi mají mnoho lymfatických tkání v oblasti střeva, močových cest a močového měchýře. U mnoha egyptských druhů však bylo dokázáno, že velikost a využitelnost

-9-

jednotlivých lymfatických shluků se mění s ročními obdobími (v zimě jejich využití klesá) (Turner, 1994). U zadního konce střeva se nachází tzv. kloakální komplex, který obsahuje lymfocyty. Tento lymfatický orgán je anatomicky a funkčně velmi podobný Fabriciově burze u ptáků, ale nikdy nebylo dokázáno, že by byl jejím ekvivalentem. Pokusy prováděné na ještěru Calotes versicolor dokázaly, že kloakální komplex je lymfatickým orgánem z rodiny GALT (Turner, 1994). Ve slizniční tkáni hltanu se u plazů objevují tzv. tonzily, což je naakumulovaná lymfatická tkáň, která vytváří folikuly s germinálními centry. Z buněk jsou zde zastoupeny lymfocyty, žírné a plazmatické buňky. U hadů se setkáváme také se značně vyvinutými lymfatickými cévami a sinusy (útvary podobné uzlinám) (Toman a kol., 2000).

3.2.3 Orgány imunitního systému ptáků Lymfatické orgány ptáků se nachází na mnoha místech ptačího organismu (obr. 2). Primárními lymfatickými orgány ptáků jsou Fabriciova burza (speciální lymfatický orgán produkující B lymfocyty – pojmenovány B díky Bursa of Fabricius), thymus a kostní dřeň. Sekundárními lymfatickými orgány pak jsou slezina, lymfatické uzliny (u kura se nevyskytují), Peyerovy plaky, cékální tonzily (ve slepém střevě), Harderova žláza a pineální žláza. Ptáci mají sekundární lymfatickou tkáň orientovánu také difúzně, a to jako malá ohniska lymfatické tkáně téměř ve všech orgánech, jako např. v myokardu, endokrinních orgánech, játrech, ledvinách, pankreatu a dokonce i ve svalovině (Toman a kol., 2000; Turner, 1994).

- 10 -

Obr. 2 Anatomie uložení lymfatických orgánů ptáků ( převzato z Toman, 2000)

3.2.3.1 Thymus Thymus ptáků (obr. 3) je do značné míry již velmi podobný savčímu. Thymus kuřete se vyvíjí asi 3. den zárodečného vývoje a je přesně rozdělen na kůru a dřeň. Thymus začíná pracovat kolem 11. dne života. Po 3. měsíci života začínají přesně dané hranice mezi kůrou a dření mizet a thymus involuje. Ptačí thymus obsahuje T lymfocyty v různých stádiích vývoje, epiteliální a dendritické buňky, makrofágy, monocyty a myoidní buňky. Z T lymfocytů jsou v thymu ptáků (hlavně v kůře) zastoupeny všechny tři subpopulace: TH (pomocné T lymfocyty), TS (supresorové T lymfocyty) a TC (cytotoxické T lymfocyty) (Ciriaco a kol., 2003; Turner, 1994; Paul, 1993).

- 11 -

Obr. 3 Struktura ptačího thymu (převzato z Ciriaco, 2003)

3.2.3.2 Kostní dřeň Kostní dřeň zastává u dospělých ptáků funkci granulopoézy a lymfopoézy, jako náhrada za slezinu. Lymfopoéza probíhá v extravaskulárním prostoru kostní dřeně, kde je lymfatická tkáň zřetelně oddělena, a jsou zde tzv. germinální centra. Lymfatickou tkání prostupují kapiláry, ve kterých jsou lymfocyty, které skrz ně procházejí (Turner, 1994).

3.2.3.3 Fabriciova burza Fabriciova burza (obr. 4) je unikátním primárním lymfatickým orgánem ptáků, který vytváří prostředí pro vznik, dozrání a diferenciaci ptačích B lymfocytů. Fabriciova burza vzniká přibližně 4. den embryogeneze jakožto výrůstek kloakální membrány. Vliv Fabriciovy burzy na ptačí imunitu byl objeven v roce 1956 Brucem Glickem, který zjistil, že po burzektomii nejsou kuřata schopna odolat bakteriální infekci. Fabriciova burza se skládá z množství slepých trubičkovitých zanoření, které jsou funkčně uspořádány do folikulů,

- 12 -

v nichž se nacházejí heterogenní buněčné populace (hlavně lymfocyty, epiteliální buňky a sekretorické dendritické buňky). Fabriciova burza obsahuje přibližně 8 – 12 tisíc folikulů, z nichž každý se skládá z kůry (zde se nachází cévy) a dřeně, mezi kterými je kortikomedulární hranice (vrstva retikulárního pojiva). Epiteliální buňky se rovněž nachází v kůře a dřeni. Kůra obsahuje větší množství menších lymfocytů (většinou jsou v mitóze), kdežto dřeň obsahuje menší množství středních a velkých lymfocytů. Mezi 8. – 15. dnem embryonálního vývoje je Fabriciova burza osídlována prekurzorovými buňkami, které postrádají IgM. Poté tyto prekurzorové buňky proliferují a stávají se z nich B lymfocyty produkující IgM protilátky. Kolem 3 týdnů po vylíhnutí odchází B lymfocyty do periférií a multipotentní buňky Fabriciovy burzy končí svou činnost, nastává involuce (Turner, 1994; Ciriaco a kol., 2003; Scott, 2004).

Obr. 4 Sttruktura folikulu Fabriciovy burzy (převzato z Ciriaco, 2003)

- 13 -

3.2.3.4 Slezina Ptačí slezina se formuje během embryogeneze, přičemž kompletní je na jejím konci. Během embryogeneze tedy nemá lymfopoetickou funkci, nýbrž jen funkci granulopoetickou a erytropoetickou. Její stavba je mnohem méně jasná, než je tomu u savců. Slezina ptáků obsahuje makrofágy centra a T dependentní zóny v blízkosti periarteriolární oblasti. B lymfocyty se nachází ve folikulech s germinálními centry a okolo kapilár. Plazmatické buňky se nachází v červené pulpě. Od 12. dne vývoje se ve slezině nachází B lymfocyty produkující IgM. Jejich počet se rapidně zvyšuje po vylíhnutí (Paul, 1993).

3.2.3.5 Ostatní lymfatické orgány Jedním z dalších sekundárních lymfatických orgánů ptáků jsou cékální tonzily, které mají také germinální centra. V germinálních centrech se nachází malé lymfocyty, lymfoblasty a makrofágy. Předpokládá se, že v tonzilách jsou tvořeny hlavně protilátky (Turner, 1994). Dalším orgánem je Harderova žláza, která je v blízkosti nosu a oka. Nachází se v ní velké množství plazmatických buněk (Turner, 1994). Lymfatické uzliny jsou vyvinuty hlavně u vodních a pobřežních druhů ptáků (u kuřat se nevyskytují). Všichni ptáci mají ale lymfatické tkáně s germinálními centry, které se nachází skoro ve všech tkáních ptačího těla. Nachází se v nich lymfocyty (B i T) a plazmatické buňky (Turner, 1994). U ptáků je popisován také BALT (Bronchus-associated-Lymphoid-Tissue). Je

to

lymfatická tkáň bronchů, která se nachází na spojení primárních a sekundárních bronchů. Uvnitř se nachází folikuly, ve kterých jsou ložiska lymfocytů, krytá epiteliálními buňkami. Germinální centra se v BALTu vyvíjejí kolem 3. – 4. týdne po vylíhnutí. Kromě lymfocytů se v BALTu nacházejí také makrofágy, dendritické buňky a heterofily. B lymfocyty nejvíce produkují IgM, o trochu méně IgG a nejméně IgA. Leukocyty osídlují BALT během jednoho týdne po vylíhnutí a protilátky se začínají produkovat kolem 3. – 4. týdne (Reese, 2006). Posledním orgánem je pineální žláza, která obsahuje velké množství lymfocytů a germinálních center. Tato žláza je aktivní pouze během 2. – 4. týdne vývinu, později mizí (Turner, 1994).

- 14 -

3.2.4 Srovnání imunitních orgánů jednotlivých skupin Hlavní imunitní orgány všech tří skupin živočichů jsou si podobné. Malé odlišnosti se vyskytují např. v umístění orgánů, či některé orgány specifické pro danou skupinu (Fabriciova burza u ptáků) se u ostatních dvou skupin nevyskytují. Některé orgány se možná ani neliší, jen se o jejich stavbě (například u plazů) moc neví, a tak se pouze předpokládá určitý typ. Thymus je u všech tří skupin živočichů velmi podobný, a to jak svou stavbou, tak i funkcemi. U všech skupin je jasně rozdělen na kůru a dřeň, a také obsahuje hlavně T lymfocyty, dendritické buňky, monocyty, makrofágy a myoidní buňky. Po dosažení dospělosti rovněž u všech skupin involuje (u plazů ovšem napomáhá involuci i onemocnění a zimní období). Jediným výraznějším rozdílem je thymus obojživelníků, který se při metamorfóze naprosto vyprázdní od všech lymfocytů, aby mohly vzniknout nové lymfocyty dospělce. U všech skupin živočichů se ve slezině rozlišuje bílá a červená pulpa. U obojživelníků a plazů hraje slezina velkou roli ve vývoji B lymfocytů. U ptáků tuto funkci zastává spíše Fabriciova burza a kostní dřeň. Dalším významným rozdílem je, že slezina plazů je sice rozdělena na bílou a červenou pulpu, zato zóny s T a B lymfocyty nejsou jasně odděleny, jako je tomu u obojživelníků, ale prolínají se. Plazí slezina rovněž neobsahuje žádná germinální centra ani folikuly. Kostní dřeň se poprvé objevuje u obojživelníků, avšak pouze u některých žab. U plazů zatím nebyla popsána její funkce v imunologii, a tak nevíme jestli pro ně má nebo nemá nějaký význam. U ptáků je kostní dřeň již vyvinuta velmi dobře a zastává funkci lymfopoézy místo sleziny. Ostatní lymfatické orgány se u všech skupin docela liší. Malou výjimkou je pouze GALT, který se vyskytuje u obojživelníků, plazů i ptáků. U plazů je ovšem již poměrně vyvinutější a nazývá se kloakální komplex. Ptáci se od obojživelníků a plazů liší také přítomností BALTu. Mízní uzliny se nachází již u některých žab, ovšem na rozdíl od zbylých dvou skupin jsou určeny k filtraci krve. U plazů byly lymfatické uzliny popsány jen u některých hadů a moc se o nich neví. Ptačí lymfatické uzliny (tkáně) jsou naprosto odlišné, a to díky tomu, že jsou rozmístěny difúzně, tzn. takřka ve všech orgánech ptačího těla. U obojživelníků se pak nachází lymfatická tkáň ve velké míře také v kůži. Ptáci pak mají velké množství specializovaných lymfatických žláz, např. Harderovu a pineální.

- 15 -

3.3 Buňky imunitního systému Buňky imunitního systému se v zásadě dělí do tří skupin, jimiž jsou lymfocyty, granulocyty a buňky makrofágo-monocytárního typu společně s dendritickými buňkami. Lymfocyty dělíme na T a B lymfocyty, tyto buňky se účastní specifické imunitní odpovědi. T lymfocyty se dále dělí na Th lymfocyty, tedy pomocné, které zajišťují regulační funkce, dále pak Ts lymfocyty, tzv. supresorové (regulační), které zajišťují v organismu autotoleranci, a poslední skupinou jsou Tc lymfocyty, tedy cytotoxické, které zajišťují ničení nevhodných buněk. B lymfocyty se pak dají rozdělit na plazmatické a paměťové buňky. Granulocyty jsou buňky imunitního systému, které zajišťují různými funkcemi nespecifickou imunitní odpověď. Dělí se na makrofágy, eozinofily a bazofily. Makrofágy jsou zodpovědné za pohlcování

vniklých

mikroorganismů,

většinou

v opsonizované

formě

(povlečené

protilátkami). Eozinofily fagocytují imunitní komplexy a zabíjejí mnohobuněčné parazity svými toxickými produkty. Poslední skupinou jsou bazofily, které mají společný prekurzor jako žírné buňky. Jejich rozdílnost spočívá v tom, že bazofily se nacházejí v krvi a jsou krátkověké, kdežto žírné buňky jsou dlouhověké a váží se na pojivo. Žírné buňky v organismu pohlcují opsonizované bakterie, nebo je váží přímo. Makrofágy jsou ústředními buňkami přirozené imunitní odpovědi. Dělí se na monocyty (takto vstupují do krevního oběhu) a makrofágy (ve tkáních). Jejich úlohou je hojení ran, destrukce mikroorganismů, regulace zánětu, odstranění mrtvých buněk, cytotoxické reakce a prezentace antigenu T lymfocytům. Zvláštními buňkami pak jsou buňky dendritické. Tyto buňky zajišťují specifickou imunitu. Po tom, co dozrají putují do sekundárních lymfatických orgánů, kde díky MHC molekulám prezentují antigeny T lymfocytům. Buňkám, které takto prezentují antigen, se říká antigen prezentující buňky (APC) a patří mezi ně dendritické buňky, monocyty, makrofágy a B lymfocyty (Toman, 2000; Turner, 1994).

3.3.1 Buňky imunitního systému obojživelníků T lymfocyty obojživelníků se vyvíjejí v thymu. Během sedmého dne vývoje do thymu přicestují lymfoidní buňky, které se díky proteinu XT-1 začínají diferencovat. Larvální T lymfocyty neprodukují MHC II. Během metamorfózy se thymus dočasně vyprázdní a po té v něm proběhne druhá histogeneze a vznikají nové dospělcovy T lymfocyty, které již produkují MHC II. U Xenopus byly prokázány funkce helper, cytotoxic i supressor. Zatím se

- 16 -

ale neví, jestli těmto funkcím odpovídají i subpopulace T lymfocytů. T lymfocyty vznikají z buněk embryonálního mezodermu (Turner, 1994). B lymfocyty obojživelníků se vyvíjí hlavně ve slezině, a to jak v larválním, tak i dospělém stádiu. Ve slezině se tedy nachází tři vývojová stádia B lymfocytů. Jsou to pre-B buňky (obsahují IgM pouze v cytoplazmě), B lymfocyty (nejvíce produkující IgM) a plazmatické buňky. Během prvního týdne po oplození se do jater obojživelníků dostávají prekurzory lymfocytů. Z těch se mezi 4. a 5. dnem vývoje stávají pre-B lymfocyty. U obojživelníků se tvoří B lymfocyty v játrech a slezině dvakrát, jednou před a podruhé po metamorfóze. Po dvou týdnech vývoje je již ve slezině a játrech několik tisíc B lymfocytů. V tomto stádiu je repertoár B lymfocytů velmi pestrý, a tak každá buňka obsahuje jiný receptor. Larva takto může produkovat širokou škálu protilátek proti mnoha antigenům. Během měsíce a půl po metamorfóze dochází u obojživelníků k druhé histogenezi. Dalším orgánem ve vývoji lymfocytů je kostní dřeň. U Xenopus kostní dřeň není lymfopoetickou tkání. U dospělců v ní probíhá pouze diferenciace neutrofilů. Naproti tomu u skokanovitých žab bylo prokázáno, že kostní dřeň je zdrojem B lymfocytů. Předpokládá se, že u Xenopus tomu tak není z důvodu přechodu na výhradně akvatický způsob života. U ocasatých a beznohých obojživelníků se kostní dřeň vůbec nevyskytuje. U Rana pipiens se B lymfocyty v larválním stádiu diferencují mnohem více v ledvinách než v játrech (Pasquier, 2000; Turner, 1994). U obojživelníků se nacházejí také monocyty, makrofágy a dendritické buňky. Dendritické buňky se nachází hlavně v kůži, thymu a slezině. Úkolem monocytů a makrofágů je pohlcovat a ničit antigeny. Bohužel u obojživelníků zatím není jasné, jakou roli hrají v indikaci imunitní odpovědi. U makrofágů byly objeveny Fc receptory (receptory pro imunokomplexy) a také receptory pro komplement. Tyto receptory hrají velkou roli při fagocytóze, prezentaci antigenu, regulaci produkce protilátek a při buněčné cytotoxicitě závislé na protilátkách. Ve slezině, periferní krvi a kostní dřeni obojživelníků se nachází NK buňky (natural killer = přirozený zabíječ). Jejich úkolem je nespecificky likvidovat viry, nádorové buňky a vlastně všechny buňky, které nějakým způsobem nejsou ,,normální“. Poslední skupinou buněk imunitního systému popsaných u obojživelníků jsou granulocyty, tedy neutrofily, eosinofily a bazofily (Turner, 1994).

- 17 -

3.3.2 Buňky imunitního systému plazů Nejrozšířenějšími leukocyty v periferní krvi plazů jsou lymfocyty (asi 80% bílých krvinek, záleží ovšem na ročním období, pohlaví, věku, vyživenosti a infekční historii). Největší vliv má roční období a s ním spojená teplota. V letních měsících mají plazi více lymfocytů než v zimních. Lymfocyty plazů se diferencují z kmenových buněk, které vznikají v embryonálním žloutkovém vaku. Jejich vývin poté probíhá v thymu, slezině nebo u mnoha druhů v dospělosti v kostní dřeni, která zastupuje slezinu. B lymfocyty se diferencují v embryonálních játrech (Turner, 1994; Toman, 2000). U plazů byly objeveny i všechny druhy granulocytů, tzn. neutrolily, bazofily a eozinofily. Všechny tři typy se účastní zánětů. U některých hadů bylo zjištěno, že až 20% z cirkulujících leukocytů jsou monocyty a makrofágové, avšak u většiny ostatních plazů je jich mnohem méně. Zajímavé je, že monocyty a makrofágy nejsou skoro vůbec ovlivněny vnějšími podmínkami, jako je tomu u ostatních buněk imunitního systému. Tyto buňky se uplatňují při bakteriální a parazitické infekci – zánětu. U želv se nachází hlavně ve slezině, a to v červené pulpě. U dendritických buněk byla prokázána jejich antigen prezentující funkce, u makrofágů ovšem ne. U plazů byly popsány i NK buňky, které jsou hodně ovlivňovány sezónními změnami, ale také hormony, obzvláště steroidy (Munoz, 2000; Turner, 1994).

3.3.3 Buňky imunitního systému ptáků U ptáků je vyvinuto celé spektrum leukocytů, tak jak jej známe u savců. T lymfocyty ptáků jsou poměrně malé s velkým jádrem. Nejvíce se vyskytují ve slezině a periferní krvi. Studie odhalily, že se u ptáků vyskytují všechny tři druhy T lymfocytů – TH, TS i TC (Turner, 1994). B lymfocyty ptáků vznikají z kmenových buněk, které putují ze zárodečného vaku a embryonálních jater do Fabriciovy burzy (toto probíhá během 8. – 14. dne zárodečného vývoje). Zde probíhá jejich vývoj a po dozrání putují do kostní dřeně a sleziny (emigrace začíná kolem 18. dne embryonálního vývoje). B lymfocyty ptáků nesou na svém povrchu IgM (Scott, 2004; Turner, 1994). Nejčastějším typem granulocytů ptáku jsou tzv. pseudoeozinofily (26% leukocytů periferní krve). Mají polymorfní jádro a tři typy granul. Jejich hlavní funkcí je ničit bakteriální infekce a účastnit se fagocytózy během zánětu. Dalšími granulocyty jsou

- 18 -

eozinofily (asi 2,25% leukocytů periferní krve). Eozinofily jsou spojovány s ovlivňováním IV. typu buňkami zprostředkované hypersensitivity. Ptačí bazofily (2,8% leukocytů periferní krve) mají mnoho typů granul, některé hodně podobné lidským, zvláště granula obsahující heparin a histamin. Bazofily jsou díky obsahu histaminu spojovány s I. typem anafylaktické hypersenzitivity (Turner, 1994). Monocyty a makrofágy ptáků nesou na svém povrchu stejně jako savčí MHC I a MHC II. Nejčastěji se vyskytují v kostní dřeni, thymu, slezině, Fabriciově burze a periferní krvi. Jejich hlavním úkolem je fagocytóza (Turner, 1994).

3.3.4 Srovnání buněk imunitního systému jednotlivých skupin T lymfocyty jednotlivých skupin jsou si velmi podobné, svým vývojem, funkcí i stavbou. Výrazným rozdílem je, že u obojživelníků a plazů nebyly prokázány jednotlivé subpopulace (TH, TS i TC), ale pouze jejich funkce, kdežto u ptáků prokázány byly. Další výjimkou jsou T lymfocyty obojživelníků, které se tvoří dvakrát (jednou před a podruhé po metamorfóze). Obojživelníci tedy mají dvoje T lymfocyty – dospělecké a larvální. B lymfocyty jsou si také velmi podobné. Jedinou výjimkou jsou ptačí B lymfocyty, jejichž hlavním orgánem vývoje je Fabriciova burza. B lymfocyty se liší také v produkci různých imunoglobulinů, tato problematika bude řešena v kapitole zabývající se humorální imunitou. Monocyty a makrofágy jsou rovněž u všech skupin velmi podobné, stejně jako dendritické buňky. Granulocyty se u všech skupin vyskytují ve třech druzích, pouze u ptáků se vyskytují navíc i pseudoeozinofily.

3.4 Reakce imunitního systému Jak již bylo popsáno v úvodních kapitolách, jedno z možných dělení reakcí imunitního systému je rozdělení na specifickou a vrozenou imunitu. Specifickou i vrozenou imunitu lze dále rozdělit na imunitu humorální a buněčnou. U specifické imunity je humorální imunita zprostředkována protilátkami, kdežto buněčná především T lymfocyty. Složkami vrozené humorální imunity jsou hlavně komplement (sada asi 30 sérových a membránových proteinů, které mezi sebou a jinými imunitními mechanismy spolupracují a jejichž hlavními funkcemi jsou opsonizace, chemotaxe a osmotická lýza) a ostatní sérové proteiny (interferony, lektiny

- 19 -

atd.). Mezi vrozenou buněčnou imunitu se počítají hlavně fagocytóza a reakce cytotoxických NK buněk (Hořejší a Bartůňková, 2001).

3.4.1 Specifická humorální imunita Hlavní složkou specifické humorální imunity jsou protilátky produkované B lymfocyty. U obojživelníků nacházíme 3 typy imunoglobulinů, které se stejně jako u všech pokročilejších obratlovců skládají z těžkých a lehkých polypeptidových řetězců. IgM se nachází u všech obojživelníků a je nejprodukovanějším imunoglobulinem. Další dva typy imunoglobilmů jsou IgX, který je obdobou lidského IgA a jeho funkce je tedy hlavně ochrana sliznic (nejčastěji ve střevě), a IgY, který je podobný lidskému IgG (spojen hlavně s opsonizací a neutralizací). IgM a IgX jsou T nezávislé, kdežto IgY je T závislý. Nové poznatky ukazují na to, že u Xenopus tropicalis byly objeveny ještě další dva typy, a to IgF a IgD (Zhao a kol., 2006; Turner, 1994). U plazů byly popsány tři druhy protilátek. Nejčastějším imunoglobulinem je IgM a za ním následuje non-IgM, který je nazýván IgY a je podobný lidskému IgA. Posledním vyskytujícím se imunoglobulinem plazů je IgG. Všechny protilátky plazů jsou T závislé (Toman, 2000; Turner, 1994). Nejobvyklejší ptačí imunoglobulin je opět IgM, který se vyskytuje velmi záhy po oplození a je T nezávislý. Další dva imunoglobuliny jsou IgG, který je ekvivalentem lidského IgG a IgE, a dříve byl nazýván IgY (je T nezávislý), a IgA, které je opět ekvivalentem lidského IgA. U ptáků zatím nebyly objeveny ekvivalenty lidských IgE a IgD, avšak některé jejich funkce zastupuje ptačí IgG (Ratcliffe, 2005; Turner, 1994). U všech zmíněných skupin se jako první objevuje imunoglobulin IgM, který je u všech skupin stejný. Všechny skupiny rovněž mají IgY, i když u ptáků je již více podobný savčímu IgG, než u obojživelníků a plazů. Obojživelníci mají oproti zbývajícím dvěma skupinám navíc IgX a zatím ne příliš prozkoumaný IgD a IgF. Ptáci jsou evolučně velmi blízko savcům a zřejmě i proto již mají vyvinutý IgA (obojživelníci a plazi mají pouze imunoglobuliny podobné – IgX a IgY). Dalším rozdílem je rozdělení na T závislé a nezávislé imunoglobuliny, kdy plazi na rozdíl od obojživelníků a ptáků mají všechny imunoglobuliny T závislé.

- 20 -

3.4.2 Vrozená humorální imunita Hlavní složkou vrozené humorální imunity je komplement. Komplement všech tří skupin živočichů je velice podobný savčímu, což svědčí o jeho dlouhé fylogenetické minulosti. Aktivuje se buď klasickou či alternativní cestou (u ptáků zatím není potvrzeno). Již u obojživelníků se objevuje termolabilita (komplement je aktivní od 4 do 45°C) i přestože jsou poikilotermní! Sérové proteiny komplementu jako C3, C1, C4, C5 a MAC (membrane attack complex) jsou rovněž funkčně, strukturně i fyzikálně a chemicky obdobné jako u savců (Turner, 1994).

3.4.3 Specifická a vrozená buněčná imunita Specifická buněčná imunita je u všech tří skupin zastoupena hlavně T lymfocyty. U všech skupin se rovněž nacházejí TH a TC lymfocyty (nebo jen lymfocyty s touto funkcí – u obojživelníků). Úlohou TH lymfocytů je hlavně rozpoznat antigen, který mu prezentují antigen prezentující buňky, a poté přivolat na pomoc buď B lymfocyty či makrofágy. TC lymfocyty mají za úkol specificky vyhledat a zničit tělu vlastní buňky, které byly napadeny cizím antigenem (Hořejší a Bartůňková, 2001). Vrozená buněčná aktivita je pak u všech skupin zprostředkovávána pomocí fagocytózy. Té jsou schopny neutrofily, eozinofily, monocyty a makrofágy. Fagocytóza se odehrává v 6 krocích, a to: chemotaxe, adheze (přilnutí k povrchu), ingesce (pohlcení), cidie (usmrcení), digesce (natrávení) a exocytóza. Dále je vrozená buněčná imunita zprostředkovávána NK buňkami, které nespecificky ničí napadené, pozměněné nebo staré buňky díky rozpoznávání jejich MHC I (Hořejší a Bartůňková, 2001; Toman, 2000).

4. Transplantační imunita Pojmem transplantace se označuje děj, kdy se uskutečňuje přenos živých buněk, tkáně nebo celých orgánů z jedné části jedince na jinou, nebo z jednoho jedince na jiného. Rozlišujeme tedy čtyři základní druhy transplantací. Autotransplantace je transplantace v rámci jednoho organismu. Přenos transplantátu z jednoho jedince na jiného geneticky totožného jedince se nazývá syngenní transplantace. Tyto dvě transplantace jsou většinou úspěšné a příjemce transplantát neodvrhuje. Transplantace v rámci druhu se jmenuje - 21 -

alotransplantace a transplantace mezi různými druhy se nazývá xenotransplantace. Poslední dva druhy transplantací většinou úspěšné nejsou díky odlišným histokompatibilním antigenům, které rozhodují o kompatibilitě transplantátu a příjemce (Toman, 2000).

4.1 Transplantační imunita obojživelníků Transplantační imunita obojživelníků se začala rozvíjet již ve 20. letech 20. století. Tehdejší poznatky dokumentovaly, že u ocasatých a beznohých obojživelníků je odvržení xeno- a alotransplantátu chronické (trvá déle než 30 dní). Naopak u skokanovitých žab jsou alotransplantáty odvrhovány velmi rychle a intentivně (do 14 dnů po transplantaci). U evolučně zastaralejších žab, jako je Xenopus, jsou odvrhovány semiakutně (okolo 20 dnů po transplantaci). Kromě kůže byly u obojživelníků transplantovány také orgány, jako např. srdce, gonády, hypofýza, oči a lymfoidní orgány. Bylo potvrzeno, že chronické odvržení transplantátu u ocasatých není způsobeno absencí MHC, ale je způsobeno spíše malým množstvím MHC II. polymorfismů mezi jedinci a malou expresí MHC I. na erytrocytech. Dále bylo prokázáno, že rejekce alotransplantátu je u většiny obojživelníků thymus dependentní. Alotransplantace u obojživelníků většinou končí smrtí příjemce, avšak toto neplatí pro ocasaté (Turner, 1994).

4.2 Transplantační imunita plazů U plazů probíhá odvržení alo- a xenotransplantátů spíše pomalu (chronicky). I přesto bylo prokázáno, že xenotransplantáty jsou odvrhovány o něco rychleji než alotransplantáty. Dále je také u plazů známo, že druhé transplantáty jsou odvrhovány mnohem rychleji nežli první. Stejně jako všechny imunitní reakce plazů je i odvržení transplantátu velice závislé na teplotě (rozpoznání antigenu není závislé na teplotě, ale odvrhovací proces ano). Chronické odvrhování transplantátů je u plazů vysvětlováno 3 možnými způsoby. Buď tím, že většina zkoumaných jedinců pochází z jedné lokality a jsou tedy inbrední populace, nebo jejich nedostatkem MHC, nebo tím, že jsou velice ovlivněni podmínkami, ve kterých jsou chováni. Je totiž velmi složité dodržet v zajetí stejné podmínky, jaké jsou ve volné přírodě (např. denní cykly, teplotní rozdíly, výživa, mikroorganismy a další) (Turner, 1994).

- 22 -

4.3 Transplantační imunita ptáků Pro veškerou imunitu ptáků (tedy i transplantační) se jako ideální model jeví kříženci křepelek a slepic. Vědci také vyšlechtili inbrední linie mnoha druhů ptáků. Podobně jako u savců i v případě ptáků jsou alo- a xenotransplantáty odvrhovány velmi rychle a bouřlivě. Rejekce se uskutečňuje hlavně díky cytotoxickým T lymfocytům a jejich cytokinům, ale také za přispění cytotoxických protilátek. Celou reakci řídí MHC (u kuřat označováný jako B systém). U ptáků byly popsány také graft versus host reakce a dále bylo zjištěno, že mají výbornou imunologickou paměť. Stejně jako u savců se u ptáků vyskytují také hypersenzitivní případy imunity (Hyršl, 2007).

4.4 Srovnání transplantační imunity jednotlivých skupin Odvrhování alo- a xenotransplantátu je u jednotlivých skupin živočichů velice odlišné. Dokonce u obojživelníků jsou velké rozdíly mezi evolučně vyspělejšími a zastaralejšími druhy. Nejrychleji pak odvrhují tyto transplantáty ptáci a skokanovité žáby. Naopak chronický a pomalý průběh můžeme sledovat u plazů a beznohých a ocasatých obojživelníků. Někde mezi těmito dvěma skupinami se nachází evolučně velmi staré žáby, jako např. Xenopus, které odvrhují transplantáty semiakutně. Obojživelníci i ptáci odvrhují jak alo-, tak i xenotransplantáty zhruba stejnou rychlostí, pouze plazi odvrhují xenotransplantáty o něco rychleji než alotransplantáty. U obojživelníků a ptáků se při odhojování (odvrhování) uplatňuje hlavně MHC. U plazů doposud nebylo prokázáno (hlavně díky absenci jednotného modelového organismu), že MHC mají. Na druhou stranu bylo potvrzeno, že mají molekuly hodně podobné MHC (Turner, 1994; Toman, 2000).

5. Modelové organismy Modelový organismus je organismus, jehož zkoumání vede k obecnému poznání většího množství jemu podobných organismů. Aby byly poznatky, zjištěné na modelovém organismu, použitelné i pro ostatní jemu podobné organismy, musí modelový organismus splňovat mnoho kritérií. Mezi hlavní takováto kritéria patří: krátký životní cyklus, větší množství potomstva, ekonomická nenáročnost získání i chovu, co nejmenší rozdíly mezi

- 23 -

modelovým organismem a studovanou skupinou (nesmí být nijak výrazný či jedinečný v určité vlastnosti), dále by neměl být modelový organismus chráněný či jedovatý.

5.1 Obojživelníci Obojživelníci jsou čtyřnozí poikilotermní živočichové, kteří jako první obratlovci přešli z vodního způsobu života na souš (asi před 350 miliony let). Dnes jsou známy tři řády: mloci (ocasatí), červoři (beznozí) a žáby. Tyto tři řády obsahují asi 4250 recentních druhů obojživelníků. Z imunologického hlediska jsou nejvíce prostudovány žáby, lehce pak ocasatí a o beznohých se neví skoro nic. Nejčastějšími modelovými organismy se tedy staly žáby. Z nich potom rod Xenopus (drápatky), ze kterých jsou nejčastěji studovány druhy X. laevis (obr. 5), X. gilli, X. muelleri nebo X. tropicalis. Ze skokanovitých žab potom Rana pipiens (skokan levhratí). Jediným imunologicky více zkoumaným ocasatým obojživelníkem je Ambystoma mexicanum (axolotl mexický) (Turner, 1994). Xenopus laevis je tedy nejstudovanějším modelovým organismem obojživelníků. Je to kolem 10 cm velká žába, pocházející z východní a jižní Afriky. Na 3 vnitřních prstech má drápky (z tohoto důvodu drápatka) a mezi prsty zadních končetin plovací blány. Žije v kalných stojatých vodách, v zajetí se chová při teplotě mezi 15 – 35°C (ideální 25°C). Klade 500 - 2000 vajíček, které se během 2 – 3 dnů líhnou. Pulci se krmí řasami, kopřivovým práškem či kvasnicemi. Metamorfóza probíhá po 5 – 7 týdnech a pohlavně dospívají kolem jednoho roku. Kromě imunologického modelu jsou také modelem pro genetiku a také byly používány k zjišťování těhotenství u žen (Truner, 1994; Bruins, 2005).

- 24 -

Obr. 5 Drápatka vodní (Xenoupus laevis)

5.2 Plazi Plazi jsou stejně jako obojživelníci poikilotermní živočichové. Doba největšího rozmachu plazů byla v mezoziku, kdežto dnes je jich podstatně méně díky převaze ptáků a savců, kteří se z plazů vyvinuli. Recentní plazi se dělí do 4 řádů. Jsou to krokodýli, hatérie, šupinatí (hadi a ještěři) a želvy. Většina plazů klade vejce, ze kterých se líhnou plně vyvinutá mláďata. Někteří plazi jsou ovšem vejcoživorodí nebo i živorodí. Plazí říše je na zemi zastoupena

na všech kontinentech kromě Antarktidy. Bohužel neexistuje jednotný

imunologický plazí model. Důvodů pro to je hned několik. Jednou z hlavních příčin tedy je, že člověk nijak ekonomicky či hospodářsky plazy nevyužívá, tedy pro něj není potřeba studovat jejich imunologii. Dalšími výraznými důvody jsou nemožnost chovu v zajetí bez ovlivnění imunity, většina plazů jsou ohrožené či chráněné druhy, je zapotřebí drahý experimentální materiál, neexistují inbrední kmeny, a v neposlední řadě je většina druhů plazů nebezpečná či jedovatá. Proto je plazí imunologie směsí nesourodých dat získaných z experimentů prováděných na různých druzích. Mezi studované ještěry patří např. Calotes

- 25 -

versicolor (lepoještěr pestrý), Chalcides ocellatus (scink válcovitý), Agama stellio (agama hardún), Lacerta viridis (ještěrka zelená), Dipsosaurus dorsalis (leguán pustinný) a Tiliqua rugosa (scink uťatý). Z hadů byly studie prováděny na Python reticulatus (krajta mřížkovaná), Spalerosophis diadema (užovka diadémová) a Psamophis sibilans. Z želv se ve studiích objevily např. Chelydra serpentina (kajmanka dravá), Agronemys horsfieldii nebo Mauremis caspica (želva kaspická). Ke studiu byly rovněž použity dva druhy krokodýlů, a to Alligator mississippiensis (aligátor americký) a Caiman crocodylus (kajman brýlový). Vyřešení chybějícího modelového organismu u plazů by se mohlo skrývat ve stále rostoucím počtu krokodýlích farem chovajících krokodýla nilského (obr. 6). Tyto farmy by mohly nastartovat imunologické studie, jako tomu bylo například u farem slepičích. Toto řešení ještě ale nějakou dobu potrvá (Turner, 1994).

Obr. 6 Krokodýl nilský (Crocodylus niloticus) (URL2)

5.3 Ptáci Teplota těla ptáků je již na rozdíl od obojživelníků a plazů regulována, jsou tedy homoiotermní. Ptáci jsou vejcorodí a líhnou se nevyvinutá mláďata, o která se odiče starají. V současnosti existuje asi 9000 druhů, které se dělí do dvou podtříd: Saururae (praptáci) a - 26 -

Ornithurae (praví) ptáci. Praví ptáci se pak dělí do tří nadřádů, a to Odontognathae (prvoptáci), Palaeognathae (běžci) a Neognatjae (létaví). Pro člověka jsou významné hlavně domácí druhy, jako jsou např. kur domácí, křepelky, krocani, kachny a husy. Tento fakt je také důvodem, proč jsou hodně imunologicky studovány a mají jednotný imunologický model. Takovýmto nejvýznamnějším modelem je Gallus gallus f. dometica (kur domácí, obr. 7) a jeho kříženci (obr. 8), obzvláště pak s Coturnix coturnix (křepelka polní). Takováto chiméra je jedinečný imunologický model. Další věcí, která napomáhá jejich imunologickému (a nejen imunologickému) výzkumu, jsou vědci vyšlechtěné inbrední linie (Turner, 1994; Rosypal, 2003).

Obr. 8 Kříženec kura domácího a křepelky polní (URL4)

Obr. 7 Kur domácí (Gallus gallus f. domestica) (URL3)

- 27 -

6. Závěr Cílem této práce bylo srozumitelně uspořádat a srovnat fakta o imunitních reakcích obojživelníků, plazů a ptáků z různých literárních i internetových zdrojů. Práce se věnuje imunitním orgánům, buňkám, reakcím, transplantační imunitě a nakonec i modelovým organismům jednotlivých skupin živočichů. Velký důraz je kladen na srovnání jednotlivých skupin, proto nejsou tolik popisovány informace, které jsou pro všechny skupiny stejné. Z rešerše vyplývá, že obojživelníci a ptáci jsou imunologicky velmi důkladně studováni. Jak je popsáno v mnoha kapitolách, plazi jsou na tom o poznání hůře z mnoha různých důvodů. Rovněž se prokázala jistá evoluční odtrženost obojživelníků od zbývajících dvou skupin, které jsou naopak imunologicky docela podobné. Další zkoumání imunitních reakcí daných skupin živočichů by mohlo přinést mnoho užitečného pro savčí, popřípadě přímo humánní imunologii.

- 28 -

7. Použitá literatura Knihy: •

Bruins E.: Teraristika, Rebo international, b. v., Lisse, 2. vydání, 2005.



Hořejší V., Bartůňková J.: Základy imunologie, Titon, Praha, 2. vydání, 2001.



Paul E. W.: Fundamental Immunology, Raven Press, Ltd., New York, 3rd edition, 223224, 1993.



Rosypal S. a kol.: Nový přehled biologie, Scientia, spol. s.r.o., Praha, 2003.



Toman M. a kol.: Veterinární imunologie, Grada Publishing. spol. s.r.o., Praha, 2000.



Turner R. J.: Immunology – A Comparative Approach, John Wileyand and sons, Ltd., Chichester, New York, Brisbane, Toronto, Singapore, 101-172, 1994.

Články: •

Ciriaco E., Pínera P. P., Díaz-Esnal B., Laurá R.: Age- Related Changes in the Avian Primary Lymphoid Organs (Thymus and Bursa of Fabricius), Microscopy research and technique 62, 482-487, 2003.



Munoz F. J., Galván A., Lerma M., De la Fuente M.,: Seasonal changes in peripheral blood leukocyte functions of the turtle Mauremys caspica and their relationship with corticosterone, 17-β-etradiol and testosterone serum levels, Veterinary Immunology and Immunopathology 77, 27-42, 2000.



Du Pasquier L., Robert J., Courtet M., Mussmann R.: B cell development in the amphibian Xenopus, Imunological reviews 175, 201-213, 2000.



Ratcliffe M. J. H.: Antibodies, immunoglobulin genes and the bursa of Fabricius in chicken B cell development, Developmental and Comparative Immunology 30, 101-118, 2006.



Reese S., Dalamani G., Kaspers B.: The avian lung-associated immune system, Veterinary research 37, 311-324, 2006.



Scott T. R.: Our Current Understanding of Humoral Immunity of Poultry, Poultry Science 83, 574-579, 2004.

- 29 -



Zhao Y., Pan-Hammarstrom Q., Yu S., Wertz N., Zhang X., Li N., Butler J. E., Hammorstrom L.: Identification of IgF, a hinge-region-containing Ig class, and IgD in Xenopus tropicalis, PNAS 103 (32), 12087-12092, 2006.

Studijní materiály: •

Hyršl P.: Studijní materiály předmětu Bi8250 Vývojová a srovnávací imunologie, 2007

8. Internetové zdroje •

URL1 http://www.urmc.rochester.edu/smd/mbi/faculty/labs/robert/index.html



URL2 http://www.cites.hu/images/hatterkepek/cites_hatter_krokodil.jpg



URL3 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/cs/0/0b/Slepice_na_dvorku.jpg



URL4 http://8e.devbio.com/image.php?id=320

- 30 -

Life Enjoy

" Life is not a problem to be solved but a reality to be experienced! "

Get in touch

Social

© Copyright 2013 - 2019 TIXPDF.COM - All rights reserved.