| CATEGORII DOCUMENTE |
| Astronomie | Biofizica | Biologie | Botanica | Carti | Chimie | Copii |
| Educatie civica | Fabule ghicitori | Fizica | Gramatica | Joc | Literatura romana | Logica |
| Matematica | Poezii | Psihologie psihiatrie | Sociologie |
Antigene
Raspunsul imun (R.I.) apare ca un rezultat al expunerii la stimuli straini = structuri non-self.
Termenul de antigen (Ag) este unul istoric. A fost folosit in 1899 (Deutsch) pentru a descrie o structura straina recunoscuta de organism, capabila sa declanseze raspunsuri. Notiunea de sistem imun (S.I.) nu era inca definita cu claritate (componentele celulare si moleculare).
Astazi este utilizata notiunea de imunogen. Distinctia dintre antigen si imunogen este una functionala.
Imunogenul este o structura care, recunoscuta ca straina de catre S.I., este capabila sa declanseze reactii imune specifice si sa reactioneze cu produsii acestor reactii (anticorpii) - antibody generating.
Limfocit B + imunogen T limfocite B efector (limfocite B cu memorie si plasmocite).
Limfocit T + imunogen T limfocite T efector (T helper/T citotoxice si limfocite T cu memorie).
Antigenul poate fi orice agent capabil sa se lege specific la componenti ai sistemului imun.
Distinctia dintre termeni se dovedeste necesara deoarece exista componenti care sunt incapabili sa induca un R.I., dar sunt capabili sa reactioneze cu componenti ai S.I., care nu au fost indusi in mod specific impotriva lor.
Antigenicitatea e mai degraba proprietatea de a se combina specific cu produsii finali ai R.I., in timp ce imunogenicitatea reprezinta atat capacitatea de inducere a R.I. cat si aceea de a reactiona cu produsii finali ai R.I.
Din acest punct de vedere, un imunogen este automat si un Ag, in schimb, nu orice Ag este neaparat un imunogen.
Un antigen poate declansa o serie de efecte:
Capacitatea unui Ag de a se comporta ca un imunogen depinde de o serie de caracteristici. Obtinerea unui R.I. nu depinde insa numai de Ag ci si de S.I., care trebuie sa fie capabil sa raspunda acestui stimul. Astfel, factorii care conditioneaza declansarea unui R.I. pot fi sistematizati astfel:
I. Factori care depind de antigen
Imunogenicitatea nu este doar o caracteristica intrinseca a antigenului ci depinde si de proprietatile sistemului biogic in care se desfasoara raspunsul fata de acesta.
In mod normal, S.I. nu raspunde la self. Daca, de ex., un iepure este injectat cu propria albumina serica, nu va apare un R.I. Daca insa va fi injectat cu albumina serica bovina (BSA), atunci aceasta (desi tot albumina) va fi recunoscuta ca straina si va apare un R.I. fata de acest compus. In general, cu cat produsul provine de la o specie filogenetic mai indepartata, cu atat diferentele structurale (deci si antigenice) sunt mai mari.
Exista insa si exceptii de la regula. Unele macromolecule (colagen, citocrom c) s-au conservat de-a lungul evolutiei si, ca urmare, prezinta o imunogenicitate foarte redusa in cadrul a diverse specii.
Antigenele pot fi insa aproape orice. Pot fi de origine patologica (virusuri, bacterii, paraziti, fungi) sau nepatologica (o serie de alergene). Pot fi de origine vegetala, animala sau anorganica, pot fi molecule, celule, tesuturi.
*Exceptie: moleculele/materialele "inerte" utilizate in proteze, implanturi, stomatologie.
Este foarte important ca S.I. sa poata face distinctia intre self si non-self, tocmai pentru ca integritatea organismului sa fie pastrata. Capacitatea de a raspunde fata de non-self trebuie sa fie dublata de toleranta fata de self. Exista insa si exceptii (nefericite) de la regula, ajungandu-se la afectiuni numite generic "autoimunitati", adica la R.I. directionate impotriva unor structuri self. O astfel de situatie apare de ex. atunci cand acea structura a suferit modificari care o fac sa apara ca un non-self in fata S.I. = "self denaturat, alterat".
Pe de alta parte, in organism exista asa numite "sanctuare imunologice" (de ex. tesut corneal) care sunt separate efectiv de S.I. astfel incat pentru S.I. reprezinta niste necunoscute, niste structuri "non-self" ("self sechestrat"). Daca se produce un traumatism ocular, care rupe aceste bariere naturale, va apare un R.I. care conduce la o afectiune autoimuna. Mai mult decat atat, anticorpii care rezulta in urma acestui R.I. vor ajunge si la ochiul controlateral si pot produce asa numita "uveita simpatetica", afectiune severa, care poate conduce la orbire[1].
Organismul poate deveni tolerant si fata de unele structuri non-self, asa cum se intampla in cazul infectiilor intra-uterine.
Toleranta, lipsa de R.I. fata de anumite Ag, nu trebuie confundata cu imunosupresia sau imunodepresia, care reprezinta incapacitatea globala a S.I. de a face fata antigenelor.
In definirea provenientei antigenelor, ne folosim cel mai adesea de terminologia de transplant.
In general, se observa o foarte buna corelatie intre dimensiunea macromoleculei si capacitatea ei de a se comporta ca un imunogen. Compusii care au mai putin de 1 kDa nu sunt imunogenici. Bune imunogene sunt structurile cu peste 40 kDa.
Exista insa si exceptii de la aceasta regula.
Insulina si ACTH-ul pot fi imunogenice (GM cuprinsa intre 1 000 si 6 000 Da).
Dextranul si gelatina, cu greutati de peste 40 kDa nu sunt bune imunogenice.
Haptenele sunt substante organice cu greutate moleculara foarte mica si cu o structura chimica extrem de simpla. Ca urmare, haptenele sunt antigene neimunogene. Karl Landsteiner a efectuat in anii 1920 un set de experimente cu astfel de substante pe care le-a cuplat apoi chimic cu proteine mari, numite "carrier". In aceasta maniera, a putut fi obtinut atat un raspuns imun fata de carrier cat si fata de haptena (eventual si fata de epitopi noi, formati din combinatia haptena-carrier).
In ceea ce priveste medicamentele, ele sunt concepute de asa natura incat sa nu se comporte ca imunogene, deci au GM sub 1 kDa (penicilina, progesteron, aspirina). Exista insa situatii patologice in care aceste substante (haptene) devin la randul lor imunogene prin cuplarea cu proteine self (care vor juca rol de carrier), iar aceste complexe haptena-carrier vor deveni tinta unui RI si pot conduce la distructii tisulare.
Dimensiunea moleculei influenteaza imunogenicitatea prin cresterea numarului si diversitatii epitopilor. Exceptie: glucidele (homopolimeri) la care, odata cu cresterea marimii moleculei creste numarul de epitopi "monoton-repetitivi".
Pe de alta parte, cresterea excesiva a dimensiunii moleculelor nu va conduce la cresterea imunogenicitatii. Aceste Ag trebuie sa poata fi aduse inauntrul unor celule specializate, unde vor fi prelucrate de o maniera speciala si, ulterior, prezentate limfocitelor T. Daca antigenele sunt excesiv de mari, depasind practic dimensiunile acestor celule, atunci procesul nu mai poate avea loc.
De asemenea, daca nu vor putea fi prelucrate, rezultatul va fi acelasi.
Imunogenicitatea necesita un anumit nivel de complexitate chimica.
D.p.d.v. al structurii, majoritatea imunogenelor sunt proteine. Proteinele au o varietate structurala deosebita si, ca urmare, prezinta un numar mare de epitopi diferiti.
Fiecare dintre cele 4 niveluri de organizare a proteinei contribuie la gradul ei de imunogenicitate. R.I. dobandit recunoaste multe aspecte structurale si proprietati chimice ale produsului. De ex. anticorpii pot recunoaste diferite aspecte structurale ale proteinei cum ar fi structura primara (secventa de aa), structura secundara (structura de baza - backbone - a lantului polipeptidic, cum ar fi de exemplu a-helix-ul sau foaia b-pliata) si structura tertiara (formata din configuratia tri-dimensionala a proteinei, conferita de plierea - "folding"-ul - lanturilor polipeptidice si legaturile disulfidice, de hidrogen, hidrofobe etc. care contribuie la mentinerea acestui folding). De asemenea, anticorpii recunosc structura cuaternara (formata din juxtapozitia unor parti separate ale moleculei, in cazul cand aceasta este formata din mai multe subunitati proteice).
R.I. fata de o proteina este dat de suma anticorpilor (sau receptorilor pentru antigen) indreptati impotriva tuturor epitopilor (determinantilor antigenici) pe care antigenul ii pune la dispozitie.
Nu toate proteinele sunt neaparat imunogene. Astfel, diferiti homopolimeri de aa, cum ar fi un polimer de lizina cu o GM de 30 kDa, sunt rar imunogeni. Similar, un homopolimer de poli g-D-acid glutamic (gasit in capsula lui Bacillus antracis), cu o GM de 50 kDa, nu este imunogenic. Absenta imunogenicitatii in aceste cazuri nu se datoreaza greutatii moleculare ci insuficientei complexitatii chimice.
Daca insa complexitatea moleculei este amplificata prin adaugarea unor grupari, cum ar fi DNP (di nitro phenol), sau alte grupari cu greutate moleculara scazuta si care nu sunt imunogenice prin ele insele la gruparea amino e a polilizinei, intreaga molecula devine imunogenica. R.I. este indreptat si impotriva componentelor cu greutate moleculara mica, atasate si impotriva homopolimerului cu greutate moleculara mare.
In general, o crestere a complexitatii chimice a unui compus este insotita de o amplificare a imunogenicitatii. Astfel, co-polimerii mai multor aa, cum ar fi poli-glutamic, alanina si lizina (poli GAT) tind sa fie inalt imunogenici, cu conditia sa depaseasca o anumita GM. De asemenea, adaugarea de aa aromatici, cum ar fi tirozina sau phenil-alanina amplifica imunogenicitatea. Astfel, un co-polimer sintetic de acid glutamic si lizina necesita o greutate moleculara minima de 30-40 kDa, iar adaugarea atat de tirozina cat si de phenil-alanina scade pragul minim la 4 kDa.
Combinatiile chimice in care proteinele sunt prezente (glico-proteine, lipo-proteine) tind sa fie inalt imunogene.
R.I. este directionat atat impotriva componentului proteic, cat si impotriva celui lipidic sau glucidic.
Lipidele pure sau glucidele pure sunt rar bune imunogene. Exista insa si exceptii notabile, provenind din lumea patogenilor.
Majoritatea glucidelor sufera tocmai din cauza ca sunt polimeri omogeni si nu sunt suficient de complexe. La aceasta se adauga faptul ca polizaharidele sunt in general rapid degradate si, ca atare, nu iau contact cu S.I. pentru o perioada de timp suficient de lunga pentru a induce un R.I.
Trebuie mentionate insa structuri ca LPS (lipopolizaharid prezent in membrana bacteriilor Gram-negative) sau polizaharidul pneumococcic sunt antigene imunogene care reusesc sa stimuleze limfocitele B in mod direct, suntand limfocitele T (Ag T independente) si reprezinta antigene cu o mare importanta in patologie.
De asemenea, dintre antigenele glucidice trebuie mentionate antigenele din grupa sanguina ABO. In ceea ce priveste lipidele, ele beneficiaza de un sistem particular de prezentare (molecula CD1) si, ca urmare, unele lipide, in anumite situatii, se pot dovedi imunogenice. Utilizarea unui sistem lipide-proteine pentru imunizare conduce si la un raspuns anti-lipide (si deci la aparitia de Ac anti-lipide). Un astfel de sistem de imunizare e cu atat mai important cu cat este extrem de utila producerea de Ac impotriva unor lipide ca steroizii, derivati de acizi grasi (cum sunt cei obtinuti prin metabolizarea acidului arahidonic) sau vitamine solubile in lipide (Vit. E).
Acizii nucleici sunt considerati ne-imunogenici. Cu atat mai importante sunt exceptiile de la regula, cand acestia se combina cu proteine determinand aparitia unor R.I. care conduc la autoimunitati (LED - Lupus Eritematos Diseminat).
Pentru a fi un bun imunogen, o structura trebuie sa aiba un anumit grad de rigiditate, care sa ii permita mentinerea unei anumite configuratii tridimensionale, pe care limfocitele B sa o poata recunoaste. Astfel, gelatina, desi are o GM suficienta, datorita continutului excesiv in glicina, prezinta o mobilitate exagerata si, ca urmare, e slab imunogena.
Daca glicina este inlocuita cu tirozina sau phenil alanina, molecula devine stabila si imunogena.
Mobilitatea segmentala a fost relevata ca importanta pentru imunogenicitate ca urmare a unui experiment efectuat cu ajutorul virusului mozaicului tutunului. Au fost identificati 7 epitopi, fiecare format din 5 10 aa. S-a demonstrat ca 6 din cei 7 epitopi prezinta mobilitate segmentala (factor de temperatura inalt) se pot misca cu aproximativ 1 de la pozitia de baza (backbone) si ca acesti epitopi se dovedesc mai imunogenici.
Experimente ulterioare au dovedit ca nu numai epitopii sunt capabili sa se "miste" ci si paratopii, mobilitatea segmentala fiind un element foarte important pentru o mai buna potrivire in spatiu a celor doua elemente: epitopul si paratopul.
Pentru a putea declansa un R.I., in majoritatea cazurilor este necesara o interactiune intre limfocitele T si o categorie de celule denumite celule prezentatoare de antigen (APC). Acestea trebuie mai intai sa degradeze antigenul printr-un proces denumit "procesare" (degradare enzimatica controlata a antigenului) inainte sa poata exprima pe suprafata lor determinanti antigenici care sa poata fi recunoscuti de catre limfocitele T.
In ceea ce priveste susceptibilitatea la degradarea enzimatica, pe de o parte substanta trebuie sa fie suficient de stabila pentru a ajunge la situsul de interactiune cu limfocitul (T sau B); pe de alta parte, substanta trebuie sa fie susceptibila la degradarea enzimatica partiala care are loc in timpul procesarii. Moleculele care nu sunt biodegradabile (particule de polistiren, azbest) nu sunt imunogenice. Astfel de Ag se pot constitui in stimul persistenti care sa conduca la reactii cronice.
Peptidele compuse din D-aminoacizi, care sunt rezistente la degradarea enzimatica, nu sunt imunogenice, in timp ce izomerii L sunt susceptibili la degradare si, ca urmare, imunogenici.
Carbohidratii nu sunt procesati si nu sunt prezentati, in consecinta, nu pot activa Ly T (dar pot activa Ly B).
In general, macromoleculele mari, insolubile, sunt mai imunogenice decat moleculele mici, solubile, tocmai pentru ca pot fi mai usor fagocitate si procesate. Cross-linking-ul chimic intermolecular, inducerea agregarii prin incalzire sau atasarea la matrici insolubile sunt utilizate in mod curent pentru cresterea insolubilitatii macromoleculeleor, facilitandu-se fagocitoza si cresterea imunogenicitatii.
II. Factori care depind de organism
Chiar daca o molecula indeplineste cu brio toate cerintele pentru a fi un bun imunogen, capacitatea de a induce un RI va depinde de o serie de proprietati ale sistemului biologic pe care Ag-ul il intalneste.
Varsta si maturitatea functionala a SI. Varstele extreme influenteaza desfasurarea RI. La varste avansate, predomina o anumita componenta de supresie a sistemului. In perioada neonatala, sistemul imun adaptativ este incomplet dezvoltat. De acest aspect se tine cont atunci cand este stabilit orarul administrarii diferitelor vaccinuri.
Conditii fiziologice sau patologice ale organismului.
Sarcina este o situatie fiziologica particulara; mentinerea fatului - un organism strain, dar care nu trebuie rejetat - se realizeaza printr-un proces de supresie imunologica realizata strict la nivelul interfetei materno-fetale.
Situatii patologice: Imunodeficiente congenitale care afecteaza imunitatea specifica (LyT si/sau LyB), dar si cea nespecifica, sau afecteaza capacitatea de procesare si prezentare a Ag-ului.
Imunodeficiente dobandite, adesea consecinta a altor afectiuni, cum ar fi neoplaziile sau tratamentele imunosupresoare - afectare globala a sistemului imun.
Genotipul individului: influenteaza tipul de RI, gradul (intensitatea) raspunsului si chiar aparitia sau nu a raspunsului.
Controlul genetic al responsivitatii imune este in cea mai mare parte sub influenta unor gene care se gasesc in cadrul unui grup genic numit "complex major de histocompatibilitate"- MHC. Experimental s-a demonstrat ca 2 linii diferite de soareci inbred raspundeau foarte diferit fata de un polipeptid imunogen sintetic. Una producea o cantitate foarte mare de anticorpi, iar cealalta o cantitate foarte mica de anticorpi (Ac). Cand cele doua linii de soareci au fost incrucisate, generatia F1 a demonstrat un nivel intermediar de raspuns.
Raspunsul imun este de asemenea influentat de genele care codeaza specificitatea receptorilor LB si LT (daca un individ nu poseda o anumita particulara clona de limfocite, purtand exact acel receptor specific pentru antigenul respectiv, R.I. nu va avea loc). La aceasta se mai adauga genele care codeaza pentru diferite proteine ale mecanismelor imune reglatoare.
Variabilitatea genetica a tuturor acestor gene afecteaza imunogenicitatea unei anumite macromolecule in diferite organisme.
III. Conditii care depind de calea de administrare a Ag-ului si doza administrata
In general, se afirma ca orice cale de administrare care tinde sa sunteze celulele prezentatoare de antigen nu este recomandata pentru imunizare.
Imunogenii experimentali sunt, in cele mai multe cazuri, administrati parenteral (para = alaturi, enteric = intestinal) adica orice alta cale de administrare decat cea orala (per os): i.v, i.d, s.c., i.m., i.p. cele mai comune.
Administrarea antigenului pe cale s.c. sau i.m. este optima pentru substantele solubile; injectarea i.p. este utilizata pentru imunogene celulare de tipul eritrocitelor sau vaccinurilor bacteriene. Calea i.v. este, de cele mai multe ori evitata.
Calea de administrare influenteaza in mod decisiv care organe imune si care populatii celulare vor fi amplificate in raspuns. Antigenul administrat i.v. va fi transportat intai la splina, in timp ce antigenul administrat s.c va ajunge intai la ganglionii limfatici proximali.
Diferentele dintre celulele limfoide care populeaza aceste organe se vor reflecta in modalitatea de evolutie a R.I.
Fiecare imunogen experimental prezinta o relatie doza-raspuns caracteristica, masurata prin evaluarea R.I. la doze variate de Ag (si la diferite cai de administrare). Anumite combinatii ale dozei (optime) si a unei anumite cai de administrare vor induce un R.I. maximal la anumite organisme.
O doza insuficienta de antigen nu va putea stimula un R.I. deoarece nu va putea activa un numar suficient de limfocite sau pentru ca o astfel de doza va face ca limfocitele sa devina non-responsive. Acest ultim fenomen se numeste toleranta (lipsa a R.I., dar caracterizata prin specificitate si memorie atribuite R.I.).
La polul opus, o doza de antigen excesiv de mare nu va induce, de asemenea un R.I. ci toleranta, limfocitele intrand intr-o stare ne-responsiva. Astfel, 0,5 mg de polizaharid pneumococic (Ag capsular) nu va induce activarea limfocitelor de soarece, in timp ce o doza de 1000 x mai mica (5 x 10-4 mg) induce un R.I. umoral.
In afara de nevoia de a administra o doza de antigen peste prag (doza imunogena), deznodamantul R.I. este influentat de numarul de doze administrate. Majoritatea imunogenelor experimentale nu vor induce, dupa o prima doza, un R.I. puternic. Mai degraba, administrari repetate la intervale de saptamani vor fi necesare pentru stimularea unui R.I. puternic. Astfel de administrari ulterioare sunt denumite "boosters" sau "rapelles".
Toate aspectele descrise pana acum, care intervin in definirea imunogenicitatii, prezinta o importanta covarsitoare in construirea vaccinurilor - incepand de la substanta propriu-zisa care trebuie inoculata, pana la doza de administrare, calea de administrare, schema de administrare etc.
Adjuvanti
Imunogenicitatea unei anumite substante poate fi chiar amplificata cu ajutorul unor asa numiti "adjuvanti" (in latina: adjuvare = a ajuta)
Este importanta distinctia intre adjuvant si carrier, deoarece adjuvantul nu poate conferi imunogenicitate unei substante ne-imunogene (haptena) ci doar amplifica R.I. impotriva unor imunogene.
Adjuvantii sunt adesea utilizati pentru a intensifica R.I. atunci cand Ag-nul are o imunogenicitate scazuta sau cand sunt disponibile doar cantitati scazute de Ag.
Adjuvantii au intrat in practica curenta de peste 70 de ani. Mecanismul lor precis de actiune nu este insa cunoscut; cele mai favorizate ipoteze sunt:
prelungirea persistentei antigenului
amplificarea semnalelor co-stimulatoare
inducerea formarii de granuloame
stimularea ne-specifica a proliferarii limfocitare.
Interesul fata de adjuvanti este din ce in ce mai mare deoarece multe noi vaccinuri nu poseda o imunogenicitate suficienta.
Pentru sisteme experimentale care utilizeaza animale de laborator au fost pusi la punct mai multi astfel de adjuvanti; in schimb, pentru uz uman, FDA (Food and Drug Administration) a aprobat pana in prezent doar unul sulfat potasic de aluminiu (alum). Acesta creste imunogenicitatea antigenelor facandu-le sa precipite. Atunci cand este injectat, antigenul precipitat este eliberat mult mai lent de la situl injectarii, astfel incat timpul efectiv al expunerii la antigen creste de la cateva zile fara adjuvant la cateva saptamani cu adjuvant.
Precipitatul de alum creste de asemenea dimensiunea antigenului, crescand astfel sansa ca acesta sa fie fagocitat.
In ceea ce priveste adjuvantii de uz animal, cel mai utilizat ramane, in continuare, adjuvantul Freund.
Adjuvantul Freund incomplet contine antigenul in solutie apoasa, ulei mineral (ulei de parafina) si un emulgator (lanolina) - care disperseaza uleiul in mici picaturi ce inconjoara antigenul. Ca urmare, antigenul este eliberat foarte incet de la locul injectiei.
Adjuvantul Freund complet contine in plus Mycobacterium tuberculosis sau Mycobacterium butiricum - omorati prin caldura. Muramil-dipeptidul, un component al peretelui acestor bacterii, activeaza macrofagele, facand adjuvantul complet mult mai potent decat cel incomplet. Macrofagele activate au o capacitate de fagocitoza mult mai mare decat cele neactivate, exprima nivele mai mari de MHC II si de molecule B7 si secreta cantitati mai mari de citokine cum ar fi IL-1. Atat B7 cat si IL-1 sunt foarte importante in functia de co-stimulare a limfocitelor T.
Alum-ul si adjuvantul Freund stimuleaza de asemenea o reactie inflamatorie cronica locala, care atrage atat fagocite cat si limfocitele. Acest infiltrat de celule la locul de injectare duce la formarea unei mase dense de celule numita granulom. Deoarece macrofagele din granulom sunt activate, acest mecanism amplifica de asemenea activarea limfocitelor Th.
Datorita efectelor secundare importante, utilizarea adjuvantului Freund complet este permisa doar pentru prima administrare a antigenului, in timp ce pentru administrarile ulterioare se va folosi exclusiv adjuvant incomplet.
Alte micro-organisme utilizate ca adjuvanti sunt: bacilul Calmette-Guerin (BCG - o forma atenuata de Mycobacterium), Corynebacterium parvum, Bordetella pertussis. Despre acesti adjuvanti se presupune ca, in mod similar M. tuberculosis, stimuleaza macrofagele sa preia, proceseze si sa prezinte antigenele limfocitelor T si stimuleaza expresia de molecule co-stimulatorii.
Alti adjuvanti utilizati sunt endotoxinele bacteriene constand din lipopolizaharide (LPS), sau cei care contin muramyl dipeptid sintetic (N-acetil muramil - L -alanil - D - isoglutamina = MDP). La soarece, LPS amplifica raspunsurile in anticorpi prin stimularea limfocitelor B, in timp ce MBP - constituient efectiv al peretelui micobacteriilor, stimuleaza macrofagele si limfocitele T.
Polinucleotidele sintetice (poli IC/poli AU stimuleaza nespecific limfocitele).
Epitopi recunoscuti de limfocite B versus epitopi recunoscuti de limfocite T
Epitopii recunoscuti de limfocitele B:
Epitopii recunoscuti de limfocitele T:
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 2295
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
