FIZIOLOGIA SISTEMULUI IMUN

FIZIOLOGIA SISTEMULUI IMUN

IMUNITATEA - Definitie: 1. conditie in care organismul, in contact cu un agent patogen (microbian sau de alta natura) nu contracteaza in mod specific starea patologica (boala) indusa de agentul patogen respectiv;

2.totalitatea mecanismelor de aparare impotriva microorganismelor invazive (bacterii, virusuri,paraziti) si a structurilor non-self.

IMUNITATEA INNASCUTA NESPECIFICA: structuri si mecanisme cu rol protector (tegumente, mucoase, enzime din secretii exocrine - lizozimul, bactericidina), pH-ul secretiei gastrice, temperatura corpului ce ofera conditii precare de dezvoltare unor microorganisme, presiunea mare a O2 in alveolele pulmonare ce inhiba dezvoltarea germenilor anaerobi, nivelul cortizolemiei ce influenteaza raspunsul inflamator si rezistenta la infectii.

IMUNITATEA INNASCUTA SPECIFICA: rezistenta prezenta la nastere unui organism fata de anumiti agenti microbieni care il particularizeaza de alte organisme din aceeasi populatie sau specie, sensibile la actiunea acelor agenti microbieni.

Atunci cind rezistenta caracterizeaza toti membrii unei specii, aceasta nu este o conditie de imunitate, ci o lipsa de susceptibilitate a speciei, sau lipsa de agresivitate a agentului microbian.

IMUNITATEA DOBINDITA: conditia organismului care prezinta o stare de rezistenta specifica fata de un anumit agent patogen microbian. Aceasta rezistenta se poate instala ACTIV, ca IMUNITATE NATURALA, in urma contactului cu diferite microorganisme, sau ARTIFICIALA, in cazul administrarii de antigene sub forma VACCINURILOR.

IMUNITATEA NATURALA DOBINDITA IN MOD PASIV: este consecutiva pasajului anticorpilor materni la fat.

IMUNITATEA DOBINDITA ARTIFICIAL: se poate instala in mod pasiv, in urma administrarii de seruri imune sau anticorpi preformati.

ANTIGENUL: este orice molecula de origine endogena sau exogena, recunoscuta de un organism ca non-self, impotriva careia se declanseaza RASPUNS IMUN specific umoral (productie de anticorpi) sau celular (clone de celule specifice efectorii). Definirea unei molecule de antigen implica si capacitatea sa de a interactiona specific cu efectorii raspunsului imun: anticorpi sau celule efectorii.

Moleculele cel mai bine recunoscute ca Ag sint proteinele cu masa moleculara relativ mare (Mr > 10000D), dar pot functiona ca Ag si polipeptide de mici dimensiuni si chiar molecule de sinteza cu Mr< 1000D. Pot fi Ag si moleculele polizaharidice, lipidice, acizi nucleici sau moleculele organice de sinteza. Cind in mod accidental sint recunoscute ca Ag si moleculele normale ale propriului organism, se instaleaza autoimunitatea.

RASPUNSUL IMUN: implica in mod absolut necesar stimularea si proliferarea limfocitelor antigen-specifice si sinteza unor molecule de recunoastere a antigenului, reprezentate de anticorpi si/sau receptori membranari.

O substanta este antigenica daca ea declanseaza un raspuns imun si reactioneaza specific cu anticorpii sau receptorii membranari aparuti in timpul raspunsului imun.

Raspunsul imun se deruleaza in trei secvente:

1.Selectia clonala este etapa in care sint selectate de catre antigen doar acele limfocite capabile sa recunoasca antigenul, denumite limfocite antigen-specifice.

O clona limfocitara este o populatie de limfocite capabila sa recunoasca un singur tip de antigen, datorita prezentei pe suprafata membranei celulare a unui singur tip de receptor pentru antigen.

2.Activarea clonala: activarea metabolismului intermediar al limfocitelor selectate;

3.Expansiunea clonala: proliferarea celulelor selectate si activate metabolic; consecinta: cresterea numarului limfocitelor din clona stimulata de antigen.

Antigenul: caracter imunogen; imunogenitatea este complementara unei alte calitati a antigenului, specificitatea: capacitatea antigenului de a reactiona specific numai cu receptorii antigenici solubili (anticorpi) sau cu receptorii membranari, aparuti ca urmare a stimularii antigenice.

Antigenele se impart in doua categorii: antigenele complete sau imunogenele si antigenele incomplete sau haptenele.

Imunogenele: antigene caracterizate de imunogenitate si specificitate. Ele sint timodependente si timoindependente.

ANTIGENELE COMPLETE TIMODEPENDENTE declanseaza fie raspuns imun de tip celular, (RIC), fie raspuns imun de tip umoral (RIU); aparitia raspunsului imun este conditionata de implicarea LIMFOCITELOR T HELPER (LTH) intr-un proces complex de cooperare intercelulara. Majoritatea antigenelor apartin acestei categorii, fiind de natura proteica.

ANTIGENELE COMPLETE TIMOINDEPENDENTE sint capabile sa declanseze doar RIU, ele stimulind direct limfocitele B, independent de prezenta LTH. Ele reprezinta o categorie minoritara de antigene.

ANTIGENELE INCOMPLETE (haptenele) sint substante cu greutate moleculara mica sau foarte mica, incapabile sa declanseze un raspuns imun in lipsa cuplarii cu o macromolecula complexa si intens imunogena, denumita purtator sau carrier. Haptenele au numai specificitate, nu si imunogenitate.

Un antigen complet este alcatuit dintr-o componenta haptenica, responsabila de specificitatea antigenului, denumita determinant antigenic si de o componenta carrier, intreg ansamblul haptena-carrier fiind responsabil de imunogenitatea antigenului.

Determinantii antigenici sint de doua tipuri: 1.liniari sau secventiali si 2.conformationali.

Cei liniari sint alcatuiti din lanturi scurte de aminoacizi (8-12), dispusi succesiv in lantul peptidic si recunoscuti doar de limfocitele T, dupa prelucrarea antigenelor integrale de catre celulele prezentatoare de antigen (CPA).

Determinantii antigenici conformationali sint alcatuiti din grupuri de 8-12 aminoacizi ce apartin unor regiuni diferite ale lantului peptidic sau chiar unor lanturi diferite, aflati in proximitate datorita unor punti disulfurice sau unor legaturi necovalente. Ei sint recunoscuti doar de limfocitele B (LB) si de anticorpi.

FUNCTIONAL : determinantii antigenici sint de tip efector si de tip imunoreglator.

Determinantii antigenici efectori: pot fi de tip

• conformational, cind sint recunoscuti numai de limfocitele B si declanseaza RIU (determinanti antigenici B), sau de tip
• liniar sau secvential, cind sint recunoscuti de limfocitele T citotoxice (LTC) si induc RIC (determinanti antigenici C).

Determinantii antigenici imunoreglatori:

• sint implicati in controlul intensitatii raspunsului imun declansat;
• sint recunoscuti de limfocitele T helper care amplifica raspunsul imun declansat (determinanti antigenici H), sau de limfocitele T supresoare (determinanti antigenici S), care limiteaza sau chiar sisteaza raspunsul imun declansat.

Antigenele alcatuite predominent din determinanti efectori (B sau C) si determinanti reglatori H se comporta ca imunogene, iar antigenele alcatuite predominent din determinanti antigenici S au comportament tolerogen, fiind implicate in procesul de toleranta imuna.

Antigenele sint caracterizate de imunogenitate, specificitate si de imunomodulare, proprietate prin care antigenul este implicat in decizia asupra tipului de raspuns imun indus si a intensitatii acestuia.

Determinantii antigenici efectori sint recunoscuti de limfocite extrem de mult diversificate (zeci de milioane de clone limfocitare diferite).

Determinantii antigenici imunoregulatori sint implicati in supravegherea raspunsului imun indus. Aceasta categorie include determinantii antigenici H, care sint recunoscuti de catre limfocitele T helper cu rol de amplificare a raspunsului imun declansat si determinantii antigenici S, care sint recunoscuti de catre limfocitele T supresoare, cu rol de limitare sau chiar sistare a raspunsului imun.

Pentru a fi imunogen, antigenul trebuie sa fie o substanta nonself sau straina. Cel mai frecvent, antigenele sint percepute ca nonself daca provin din organisme diferite pe scara filogenetica. Antigenul este cu atit mai imunogen cu cit are o structura mai complexa si este prelucrat de catre CPA. Tipul de raspuns imun indus de un imunogen si amploarea acestuia sint conditionate genetic de haplotipul de gene MHC mostenite.

Patrunse in organism, antigenele complete tranziteaza tesuturile, sectorul circulant si organele limfoide secundare (splina si ganglionii limfatici). Antigenele T independente ajunse in splina si ganglionii limfatici declanseaza RIU, ca urmare a activarii directe a limfocitelor B.

Antigenele T dependente sint captate la nivel tisular de diferite CPA. Acestea le transporta preponderant pe cale limfatica la organele limfoide secundare (splina, ganglionii limfatici, tesutul limfoid). Aici, ele sint prezentate sub forma unor fragmente ale determinantilor antigenici (denumite epitopi) limfocitelor B sau T, raspunsul imun indus putind fi de natura umorala sau celulara, in functie de natura imunogenului.

ORGANIZAREA SISTEMULUI IMUN

Sistemul imun cuprinde doua compartimente:

1.compartimentul central: alcatuit din maduva hematogena (unde se produc si matureaza limfocitele B si se produc limfocitele T) si din timus, sediul maturarii limfocitelor T si

2.compartimentul periferic: reprezentat de tesutul limfoid capsulat si necapsulat. Splina si ganglionii limfatici alcatuiesc tesutul limfoid capsulat si reprezinta sediul derularii celei mai mari parti a raspunsului imun. Ariile timodependente ale organelor limfoide secundare capsulate, populate de limfocite T, sint: paracortexul ganglionar si stratul limfoid periarteriolar intern al splinei. Ariile bursodependente, populate de limfocite B, ale acestor structuri sint: cortexul ganglionar si stratul periarteriolar extern al splinei. Celulele B sint dispuse in aglomerari denumite foliculi. Tesutul limfoid necapsulat este localizat la nivelul epiteliului digestiv, bronsic si la nivel cutanat.

Scheme ImunoFig. 2.36.pdf

CELULELE IMPLICATE IN REALIZAREA RASPUNSULUI IMUN

Celulele din singele periferic implicate in geneza raspunsului imun se regasesc in formula leucocitara astfel: neutrofile 62%, eozinofile 2,3%, bazofile 0,4%, monocite 5,3%, limfocite 30%. Dintre acestea, unele indeplinesc rol de celule prezentatoare de antigen, si sint profund implicate in diverse etape ale raspunsului imun, iar altele au rol auxiliar in acest proces, fiind implicate insa in tipuri particulare de raspuns imun, cum este apararea antiparazitara in cazul eozinofilelor sau reactiile de tip alergic in cazul bazofilelor si mastocitelor.

Celulele prezentatoare de antigen se impart in doua categorii, in functie de eficacitatea lor. CPA profesionale sint reprezentate de macrofage, celulele dendritice si limfocitele B. Din categoria CPA ocazionale fac parte neutrofilele, celulele endoteliale, celulele epiteliale si epidermice.

Scheme ImunoFig.2.1.pdf

MACROFAGELE sint celule produse la nivelul maduvei hematogene. Forma circulanta a acestora e reprezentata de monocite, care dupa ce tranziteaza pentru numai 12-24 de ore torentul circulator, ajung in tesuturi, prin traversarea peretelui capilar prin diapedeza, ele fiind atrase de o serie de factori chemotactici. Maturatia macrofagelor se realizeaza intratisular, la acest nivel ele devenind CPA propriuzise. Ỉn aceasta calitate, macrofagele capteaza antigenele corpusculare sau particulate (bacterii, virusuri, paraziti de mici dimensiuni, diverse celule somatice devenite imunogene), ele neputind capta antigenele solubile.

Macrofagele se intilnesc in alveolele pulmonare, splina, ganglionii limfatici, maduva hematogena, sinusoidele hepatice (celulele Kupffer), cavitatea sinoviala (celulele A sinoviale), tesutul conjunctiv (histiocitele), rinichi (celulele mezangiale), creier (celulele microgliale).

Dupa captare, macrofagele endociteaza antigenele captate in decursul procesului de fagocitoza, proces ce consuma energie si necesita aparitia unor modificari citoscheletale ce duc la emiterea de pseudopode.

Fagocitoza poate fi realizata direct, sau poate fi mult amplificata ca urmare a procesului de opsonizare, proces care implica prezenta opsoninelor. Aceste substante sint prezente in plasma si in ser; legate de elementele particulate imunogene ele le confera acestora o mai mare susceptibilitate la fagocitoza. Opsoninele identificate in ser sint: produsii de clivare a componentelor complementului (C3b, C5b), imunoglobulinele (IgG1 si IgG3, IgG4, IgG2 si IgA).

Macrofagele

capteaza antigenele corpusculare opsonizate prin componenta C3b a complementului;

exprima pe suprafata membranei receptori pentru complement (CR), antigene corpusculare opsonizate prin anticorpi de tipul IgG si antigene neopsonizate;

macrofagele au pe membrana lor receptori pentru anumite oligozaharide prezente in structura peretelui bacterian, asa cum sint manoza si fucoza (F/MR);

in timpul procesului de fagocitoza, realizeaza prelucrarea antigenelor endocitate sub actiunea echipamentului enzimatic extrem de bogat al lizozomilor; in urma prelucrarii antigenului rezulta fragmente denumite epitopi, singurii conservati dintre acestia fiind cei mai imunogeni, denumiti epitopi imunodominanti; pastrarea unei mici parti din epitopii selectati si eliberarea lor in etape succesive contribuie la intretinerea in timp a raspunsurilor imune; cea mai mare parte dintre epitopii selectati sint cuplati cu moleculele complexului major de histocompatibilitate MHCII situate pe membrana macrofagelor si prezentati limfocitelor T, in cadrul unui proces de cooperare intercelulara; un element cheie in derularea acestui proces este constituit de recunoasterea epitopilor prezentati de macrofag in asociere cu moleculele MHCII de catre limfocitele T helper (TH) din ariile timodependente ale ganglionilor limfatici.

Echipamentul lizozomal al macrofagelor este extrem de bogat.

Evenimentele metabolice ale procesului de fagocitoza produc o serie de specii reactive ale oxigenului: anionul superoxid (produs prin captarea de catre oxigenul molecular a unui electron in plus), apa oxigenata, radicalul hidroxil, oxigenul atomic (unul dintre electroni se deplaseaza pe o orbita cu energie mai mare). Toti acesti produsi sint foarte instabili si au un puternic efect toxic asupra bacteriilor.

Macrofagele secreta o serie de substante cu diverse roluri in organism: factorul de necroza tumorala (TNF), pirogeni endogeni precum interleukina 1 si interleukina 6 (IL-1 si IL6), componente ale complementului (de la C1 la C5, properdina, factorii B, D, I, H).

Macrofagele elibereaza, de asemenea, diferite proteine plasmatice si factori ai coagularii, α-interferon (α-IFN), enzime hidrolitice (colagenaze, lipaze, fosfataze), metaboliti ai acidului arahidonic.

Scheme ImunoFig. 9.6.pdf Scheme ImunoFig. 9.7.pdf Scheme ImunoFig. 9.9.pdf Scheme ImunoFig. 9.11.pdf Scheme ImunoFig. 9.18.pdf Scheme ImunoFig. 9.19.pdf

CELULELE DENDRITICE sint celule produse de maduva hematogena, de unde migreaza spre diferite tesuturi.

CARACTERISTICI: -prezenta de pseudopode in stare de repaos cu anumite particularitati: sint extrem de numeroase, subtiri, efilate sau foarte lungi, depasind de citeva ori diametrul celulei, fapt ce le confera un aspect asemanator celulelor dendritice din sistemul nervos central.

Aceste celule sint CPA datorita prezentei pe suprafata lor a receptorilor pentru captare a antigenelor (CR si FcγR) si a moleculelor de prezentare a antigenului, mai ales de tip MHCII.

NEUTROFILELE reprezinta 95% din granulocitele circulante. Au durata de viata scurta (2-3 zile), comparativ cu sistemul monocito-macrofagic, ale carui componente pot persista ani si au proprietati asemanatoare acestora:

marginatia: este procesul de aderare la endoteliul capilar, mediat de receptori ai neutrofilului si liganzi prezenti pe suprafata celulelor endoteliale si initiat de chemoatractanti ai neutrofilului (factori chemotactici) precum interleukina 8 (IL8);

diapedeza este procesul de extravazare prin traversarea capilarului la limita dintre doua celule endoteliale. Desi lipsite de specificitate pentru antigene, neutrofilele joaca un rol important in inflamatia acuta, intervenind impreuna cu anticorpii si complementul in realizarea protectiei impotriva microorganismelor.

Agentii chemotactici pentru neutrofile: fragmente ale complementului (C5a), factori derivati din sistemul fibrinolitic si sistemul kininelor, factori derivati din alte tipuri de leucocite, bacterii si trombocite.

Neutrofilele contin un intreg arsenal de proteine stocate in doua tipuri de granulatii lizozomale:

granulatiile primare azurofile contin hidrolaze acide, mieloperoxidaza si lizozim (muramidaza);

granulatiile secundare (specifice) contin lactoferina, lizozim si proteine cu efect antibiotic: defensine, seprocidine, catelicidine si proteina inductoare a permeabilitatii bacteriene (BPI - bacterial permeability inducing protein).

Neutrofilele au receptori pentru fractiunea Fc a IgG (FcγR), prin intermediul carora pot fi activate de complexe imune, intervenind astfel in mecanismul declansarii hipersensibilitatii de tip III.

Neutrofilele au precursor medular comun cu monocitele, CFU-GM (colony-forming-unit-granulocyte macrophage - unitate formatoare de colonii pentru granulocite si macrofage), derivat din celula stem pluripotenta. Mieloblastii derivati din acest precursor comun devin promielocite si apoi mielocite, care se maturizeaza si ajung in circulatie ca neutrofile mature.

Pe parcursul acestor diviziuni si diferentieri celulare, apar modificari ale markerilor de suprafata celulari: CFU-GM exprima molecula MHCII si CD38 pe suprafata lor, in timp neutrofilul exprima CD13, CD14, CD15. Un element important in activitatea neutrofilului (fagocitoza si chemotaxia) desfasurata in prezenta opsoninelor este interactiunea directa cu microorganismele sau/si citokinele eliberate in timpul raspunsului imun.

EOZINOFILELE:celule cu slabe performante fagocitare care reprezinta 2-5% in formula leucocitara a singelui periferic. Ele sint totusi capabile de a distruge microorganisme endocitate si joaca un rol important in apararea antiparazitara. Mecanismul de actiune impotriva parazitilor implica fenomenul de degranulare a eozinofilelor, proces in urma caruia este eliberat continutul granulelor in mediul extracelular. Acest proces poate fi declansat si de alti stimuli. Nu sint celule prezentatoare de antigen, eozinofilul fiind implicat in limitarea procesului inflamator si reducerea migrarii neutrofilelor in focarul inflamator datorita eliberarii de histaminaza si aril-sulfataza, inactivatorii substantelor cu efect pro-inflamator eliberate de mastocite.

BAZOFILELE SI MASTOCITELE: celule implicate in realizarea raspunsului imun, dar nu sint celule prezentatoare de antigen.

Bazofilele sint foarte putin numeroase in singele periferic, ele reprezentind numai 0,2% din leucocitele circulante.

Mastocitele sint celule extrem de asemanatoare bazofilelor din punct de vedere functional; se gasesc doar la nivelul mucoaselor si tesutului conjunctiv, fiind clasificate din acest motiv in doua categorii: mastocite ale mucoaselor (MMC - mucosa mast cell) si mastocite ale tesutului conjunctiv (CTMC - conective tissue mast cell). Prima categorie pare T-dependenta, in timp ce cea de a doua categorie de mastocite prolifereaza independent de limfocitele T.

Bazofilele si mastocitele contin granulatii bogate in heparina, leucotriene, histamina si factorul eozinofil chemotactic al anafilaxiei (ECF-A). Stimulul degranularii bazofilelor si mastocitelor este cel mai frecvent un antigen capabil sa declanseze reactii alergice, adica un alergen. Pentru declansarea acestui tip de raspuns imun, alergenul interactioneaza prin intermediul IgE situate la suprafata bazofilelor si mastocitelor care exprima receptori pentru fractiunea Fc a acestor imunoglobuline (FcεR). Mediatorii eliberati astfel produc simptomele clinice inflamatorii caracteristice alergiei.

LIMFOCITELE B pot juca rolul de CPA, datorita prezentei pe membrana lor a receptorilor de captare a antigenelor (CR, FcγR si BCR) si a moleculelor MHCII, prin care pot prezenta celulelor T diversele antigene. Caracteristica limfocitelor B este capacitatea lor de a capta antigenele solubile si nu pe cele de tip corpuscular.

MOLECULELE PREZENTATOARE DE ANTIGEN

Cele doua tipuri de molecule prezentatoare de antigen, MHCI si MHCII sint sintetizate sub strictul control al unui grup de gene situat pe bratul scurt al cromozomului 6.

Moleculele MHCI: prezente pe suprafata tuturor celulelor din organism, cu exceptia eritrocitelor. Ele sint specializate in prezentarea antigenelor endogene, fiind recunoscute in decursul cooperarii intercelulare de catre limfocitele T citotoxice si supresoare, care au pe suprafata lor molecula CD8 si sint implicate in reactia de respingere a grefei.

Moleculele MHCII: prezente numai pe suprafata celulelor implicate in geneza raspunsului imun, asa cum sint CPA, limfocitele B, limfocitele T. Ele sint specializate in prezentarea antigenelor exogene, fiind recunoscute de molecula CD4 de pe membrana limfocitului T helper.

POPULATIILE LIMFOCITARE

LIMFOCITELE T reprezinta o clasa celulara foarte heterogena,in cadrul careia se descriu patru subclase de limfocite T: helper, citotoxice, supresoare si contrasupresoare. Aceasta clasificare nu corespunde integral realitatii, ea bazindu-se pe diferentierea fenotipica a subclaselor limfocitare. Spre exemplu, nu toate limfocitele T CD4 sint helper, unele fiind citotoxice sau chiar supresoare, asa cum nici toate celulele CD8 nu sint exclusiv citotoxice sau supresoare, unele avind comportament de tip helper, dovedit prin factorii solubili secretati.

Limfocitele T: reprezinta 60-80% din totalul limfocitelor periferice si au o durata de viata mare (ani, zeci de ani), ele fiind intens recirculate. Pe suprafata lor se disting trei categorii de receptori:

1.receptori pentru recunoasterea antigenica, si anume: TCR (T cell receptor); complexul CD3 (CD = clasa de diferentiere) cu rol in recunoasterea antigenului sau epitopului prezentat de CPA; CD4 sau CD8 care sint co-receptoti implicati in recunoasterea moleculelor prezentatoare de antigen MHC;

2.receptori cu rol accesor in activarea limfocitelor T: CD28, CD45, CD25;

3.receptori cu rol in adeziunea intercelulara: CD2, CD11/CD18.

Limfocitele T recunosc antigenul dupa structura primara a determinantului antigenic, spre deosebire de limfocitele B si imunoglobuline, care recunosc antigenele dupa structura lor spatiala. Ele recunosc numai antigenele expuse asociat de moleculele MHC pe suprafata CPA.

Clasificare fenotipica:

limfocite TH (CD3+/CD4+/CD28+);

limfocite TC (CD3+/CD8+/CD28+);

limfocite TS (CD3+/CD8+/CD28-).

Activarea limfocitelor T: este realizata numai de antigenele T dependente, in cadrul unui proces ce necesita in mod obligatoriu participarea CPA. Cooperarea dintre CPA si limfocit este de tip bidirectional, ambele celule activindu-se reciproc. Activarea limfocitului T de catre CPA este anterograda, ea derulindu-se in sensul prezentarii antigenului. Activarea limfocitului este realizata prin intermediul unor semnale activatoare transmise spre citoplasma. Drept urmare, au loc activarea metabolica, expansiunea clonala precum si producerea de IL (LTH) sau de mediatori implicate in distrugerea imunogenilor (LTC).

Activarea retrograda se desfasoara dinspre limfocitul T inspre CPA, care este activata. Ea se desfasoara in sens invers fata de prezentarea antigenica. Acest tip de activare se realizeaza prin eliberarea de catre limfocitul T a IL-4 si/sau a IFN-γ. Efectul acestor substante este cel de a stimula exprimarea pe suprafata CPA a moleculelor MHCII, ceea ce sporeste capacitatea de prezentare a antigenului.

Activarea limfocitelor T se desfasoara in doua etape, prima fiind antigen-independenta, iar cea de a doua- antigen-dependenta. Ỉn timpul primei etape, are loc stabilirea unor contacte extinse si intime intre suprafetele membranare ale CPA si limfocitele T. Cea de a doua etapa consta in stabilirea unor legaturi intre complexul epitop/MHC de pe suprafata CPA si binomul TCR/CD4 sau TCR/CD8 de pe suprafata limfocitului T.

O mica parte dintre limfocitele T efectorii sint pastrate in diverse sectoare ale organelor limfoide, ele fiind celule cu memorie.

Scheme ImunoFig. 2.41.pdf

LIMFOCITELE B reprezinta 15-20% din totalul limfocitelor periferice. Ele sint putin recirculate si au durata scurta de viata. Majoritatea sint distribuite in cortexul ganglionilor limfatici si in pulpa alba a splinei, unde alcatuiesc foliculii limfoizi. Pe suprafata membranei limfocitelor B exista aceleasi categorii de receptori, ca si in cazul limfocitelor T: receptori pentru recunoasterea antigenului BCR (B cell receptor), receptori cu rol accesor in activarea metabolica a limfocitelor B, (CD45 si CD25) si receptori de adeziune intercelulara.

Limfocitele B

• recunosc antigenele solubile dupa structura spatiala a determinantilor antigenici;
• nu necesita prezenta si implicarea CPA in declansarea raspunsului imun;
• dupa stimularea antigenica, limfocitele B parcurg etapele ciclului celular in mod asemanator cu limfocitele T, devenind limfoblasti B, a caror principala caracteristica este prezenta unui mare numar de molecule MHCII pe suprafata membranei celulare, fapt ce le confera posibilitatea de a functiona ca CPA;
• celulele rezultate in urma diviziunilor celulare devin limfocite B efective, adica plasmocite, cu directa implicare in derularea si finalizarea raspunsului imun prin sinteza de imunoglobuline; o mica parte dintre ele trec in rezerva ca limfocite B cu memorie, in anumite sectoare din organele limfoide secundare.

RASPUNSUL IMUN UMORAL (RIU)

este declansat de antigenele T-dependente;

necesita cooperarea a trei categorii celulare: CPA, limfocitele T helper si T supresoare, (cu rol imunoregulator) si limfocitele B efectorii.

parcurge doua etape, prima cu efect activator, derulata dinspre CPA spre limfocitele B, care activate devin plasmocite producatoare de anticorpi si a doua etapa cu efect inhibitor sau de control, care limiteaza raspunsul imun eficient la minimul necesar;cea de a doua etapa este realizata prin intermediul unor subclase de imunoglobuline si prin activarea limfocitelor T supresoare care limiteaza participarea limfocitelor B si T la RIU; Mentinerea unui echilibru stabil intre cele doua etape ale RIU reprezinta cheia homeostaziei RIU.

Secvential, derularea RIU parcurge urmatorul model:

antigenul declansator este preluat de CPA (macrofage sau celule dendritice);

transportat in ariile timodependente ale organelor limfoide, este prezentat limfocitelor T helper (TH), care se activeaza si devin limfoblasti TH;

acestia migreaza in alte domenii ale organelor limfoide, unde urmeaza sa intilneasca limfocitele B cu care coopereaza;

simultan, antigenul este transportat pe cale limfatica in zonele bursodependente ale organelor limfoide, unde este recunoscut de limfocitele B antigen specifice, care vor fi activate, tranformindu-se in limfoblasti B ce migreaza treptat, venind in contact cu limfoblastii TH, cu care coopereaza (direct, datorita numeroaselor molecule MHCII de pe suprafata limfoblastilor B sau indirect, prin intermediul IL2 si IL4, eliberate de limfoblastul TH activate);

in urma acestei cooperari, limfoblastul B este complet activat, el devenind plasmocit producator de anticorpi specifici eliberati in circulatie.

Scheme ImunoFig. 7.12.pdf

PRINCIPALELE INTERLEUKINE IMPLICATE IN RIU SINT IL-2, IL-4 si IL-5.

IMUNOGLOBULINELE

Imunoglobulinele:

sint glicoproteine identificate in plasma, lichidele interstitiale si secretiile organismului, care au proprietati de anticorpi, ele combinindu-se specific cu antigenele inductoare de raspuns imun;

structural, imunoglobulinele (Ig) sint alcatuite din doua perechi de lanturi, unele cu greutate moleculara mare, denumite heavy, (H) (de tip α, γ, δ, μ si ε) si altele cu greutate moleculara mica, denumite light (L) (de tip κ sau λ).

Ambele tipuri de lanturi au secvente variabile, notate cu VH si VL si parti constante, notate cu CH si CL. Secventele variabile VH si VL formeaza impreuna situsul de recunoastere a antigenului, cu care acesta stabileste legaturi, denumit paratop. O molecula de Ig contine doua situsuri de legare a antigenului identice, capabile sa recunoasca o unica structura antigenica, prin urmare anticorpii sint structuri monospecifice.

Secventele constante ale Ig sint responsabile de celelalte functii ale acestora:

activarea complementului pe calea clasica;

atasarea la suprafata unor celule;

traversarea barierei feto-placentare.

-Fragmentul ce contine situsul de legare a antigenului este denumit Fab;

-cel responsabil de functiile efectoare ale moleculei de Ig este denumit Fc;

-la limita acestora exista punti disulfidice, plasate intre lanturile grele in zona denumita "balama".

Molecula de Ig are o variabilitate izotipica, allotipica si idiotipica.

• variabilitatea izotipica diferentiaza membrii apartinind unor specii diferite;
• cea allotipica se datoreaza diferentelor genetice intraspecie;
• variabilitatea idiotipica se datoreaza prezentei anumitor secvente de aminoacizi din regiunea variabila a moleculei de Ig, ce determina capacitatea de legare a antigenului. Variabilitatea idiotipica se coreleaza cu cea a situsului de legare a antigenului.

Zona variabila din structura Ig, (denumita si idiotip) implicata in legarea antigenului (Fab) poate functiona concomitent si drept determinant antigenic. Acesti determinanti antigenici imunoglobulinici, aparuti in cantitate mare in timpul RIU determina la rindul lor aparitia de Ig anti-idiotip. Acest proces se deruleaza in 3-5 valuri succesive, astfel realizindu-se o retea idiotip-antiidiotip, implicata in stimularea sau inhibarea RIU.

Imunoglobulinele se impart in 5 clase (izotipuri), in functie de particularitatile secventelor constante ale lanturilor grele (CH), care sint de tip γ μ α δ, si ε

IgG se regasesc in concentratiile cele mai mari, ele reprezentind 75% din totalul Ig circulante. Durata persistentei lor in lichidele organismului poate ajunge la trei saptamini, ceea ce le confera un grad inalt al valorii functionale.

Exista mai multe subclase de IgG, in functie de numarul de punti disulfurice dintre lanturile H: IgG1, IgG2, IgG3 si IgG4. Functional, molecula de IgG contine doua zone distincte: portiunea Fab, care este situsul combinativ al moleculei de IgG si este implicata strict in recunoasterea antigenica si portiunea Fc, denumit fragment constant sau cristalizabil, responsabil de actiunile biologice ale moleculei. IgG1 reprezinta subclasa dominanta a IgG. Au rol important in activarea complementului pe calea clasica, in realizarea imunitatii pasive a nou-nascutului.

IgG2 este un slab activator al complementului.

IgG3 este cel mai puternic activator al complementului pe calea clasica, iar IgG4 nu este activator de complement. IgG sint implicati in geneza RIU secundar, ce apare incepind cu al doilea contact cu antigenul declansator.

IgM au o durata de viata mai scurta, de 10 zile. Ele sint alcatuite din cinci structuri asemanatoare celei apartinind moleculei de IgG, fiind, deci, un pentamer. Ele sint implicate in RIU primar, declansat la primul contact cu antigenul si sint cele mai active imunoglobuline in activarea complementului pe calea clasica. Au actiune aglutinanta asupra bacteriilor si virusurilor.

IgA se gaseste in ser sub forma de monomeri, sau este secretata la nivelul mucoaselor sau in lapte sub forma de dimeri. Au fost identificate doua subtipuri de IgA, ce difera prin structura lanturilor α α1 si α

IgD este prezenta in ser cantita in cantitati foarte mici. Ea apare frecvent asociata cu IgM, indeplinind functia de receptor pentru antigen.

IgE:

prezenta in ser in cantitati foarte mici;

implicata in declansarea reactiilor de hipersensibilitate imediata.

Scheme ImunoFig. 4.27.pdf Scheme ImunoFig. 4.1.pdf Scheme ImunoFig. 4.4.pdf Scheme ImunoFig. 4.6.pdf

SISTEMUL COMPLEMENT

Sistemul complement: este un complex de proteine serice cu activitate enzimatica, citolitica si reglatoare care prin activare produc chemotaxie, opsonizare si citoliza a agentilor patogeni. Complementul este alcatuit din 25-30 de enzime ce sint activate in cascada, rolurile jucate de acest sistem in cadrul RIU fiind cel de a finaliza actiunea anticorpilor asupra antigenelor si cel de a realiza recunoasterea nespecifica a structurilor nonself, aceste roluri putind fi indeplinite fie separat, fie complementar.

Ỉn mediile lichidiene, fiecare factor al complementului se gaseste sub forma inactiva.

Un factor al complementului odata activat, va avea drept substrat un alt factor in forma inactiva, pe care il va activa, Conversia enzimatica a fiecarui factor inactiv in forma sa activa este un proces de proteoliza limitata, in urma caruia rezulta doua fragmente: un fragment mic, notat cu "a" si unul mare, notat cu "b", acesta din urma putind functiona in cadrul cascadei de activare a complementului ca enzima, sau cofactor (fixator pe membrana celulara a unui alt factor).

Factorii complementului sint notati de la C1 la C9.

Activarea complementului se face pe mai multe cai. Initial au fost descrise calea clasica si cea alterna de activare, care sint distincte dar au o secventa finala comuna. Evenimentul central al cascadei complementului este constituit de conversia factorului inactiv C3 in forma activa C3b, sub actiunea C3-convertazelor.

Calea clasica de activare este declansata episodic de prezenta complexelor imune atasate membranelor celulare si reprezinta o achizitie filogenetica de data mai recenta.

Calea alterna functioneaza continuu, cu o intensitate scazuta, care creste atunci cind pe membranele celulare activatoare (bacteriene, parazitare, ale celulelor infectate viral) se depoziteaza factori ai complementului. Aceasta cale de activare este de data filogenetica mai veche. Calea alterna de activare a complementului (sau calea properdinei) implica actiunea unor factori precum factorul B (omologul factorului C2 al caii clasice), factorul D si factorul P sau properdina, care intra in structura C3-convertazei adevarate a caii alterne a complementului.

A treia cale de activare a complementului (MBL pathway - mannose binding lectin pathway) a fost recent descoperita. MBL este o proteina plasmatica din familia collectinelor, ce functioneaza ca o lectina, fiind singura apta sa activeze complementul.

Agentii patogeni capabili de a se lega de MBL sint Salmonella, Neisseria, Candida albicans.

Concentratia scazuta a MBL se asociaza cu deficite de opsonizare ce se pot manifesta clinic prin diaree severa, hepatita cronica de tip B, infectia HIV si boli autoimune.

Indiferent de calea de activare a complementului, la finele cascadei enzimatice este generat complexul de atac al membranelor, MAC (C5bC6C7C8C9), o structura complexa, tubuliforma, care se insera pe membrana tinta pe care o perforeaza.

Ca urmare a crearii de multiple comunicari intre mediul intra si cel extracelular, are loc alterarea profunda a gradientelor de concentratie ionica de o parte si alta a membranei celulare, cu patrunderea masiva a ionilor de Na in celula, urmata de hiperhidratarea acuta celulara, in final producindu-se liza osmotica a celulei si moartea acesteia.

Reactiile complementului se deruleaza numai pe suprafata membranelor tinta si nu pe cele self, aceastea fiind protejate anticomplement prin trei categorii de receptori.

Raspunsurile imune umorale sint:

1.primare-declansate la primul contact cu antigenul, caracterizate prin elaborarea de IgM; aceasta se datoreaza participarii la generarea RIU la primul contact cu antigenul a limfocitelor THp, care coopereaza cu CPA; limfocitele THp elaboreaza IL2, care nu are efect asupra fenomenului de comutare izotipica, drept urmare limfocitele B stimulate produc IgM. Concentratiile de IgM sint relativ mici, deoarece la acest prim contact antigenic participa clone limfocitare B si TH imature si insuficient expansionate. In plus, timpul de al IgM este redus;

2.secundare, caracterizate prin elaborarea de IgG, deoarece la contacte repetate cu acelasi antigen, la cooperarea cu CPA participa limfocite TH2, care elaboreaza IL4, care, spre deosebire de IL2 activeaza mecanismul de comutare izotipica: este inhibata productia de IgM si stimulata cea de IgG. IgG au timpul de crescut ceea ce explica persistenta lor mai indelungata in plasma.

Controlul RIU consta in activarea limfocitelor T supresoare. Care constituie cascada supresoare. Aceasta este declansata abea dupa declansarea productiei de anticorpi, avind rolul de a inhiba secventa de activare (efectorie) a RIU.

Cele 2 secvente ale RIU, de activare si retrocontrol sint decalate in timp si echilibrate functional.

Scheme ImunoFig 0001.jpg Scheme ImunoFig 0002.jpg Scheme ImunoFig 0003.jpg Scheme ImunoFig 0004.jpg Scheme ImunoFig 0005.jpg Scheme ImunoFig. 3.23.pdf

RASPUNSUL IMUN CELULAR

Raspunsul imun celular (RIC) este implicat in trei conditii patologice majore: eliminarea celulelor infectate cu microorganisme cu habitat sau dezvoltare intracelulara (micobacterii, virusuri, legionella, brucela), supravegherea si apararea antitumorala si rejetul grefelor de tesuturi sau organe. Prin urmare, RIC joaca un rol esential in recunoasterea si indepartarea prin distrugere a doua categorii celulare: celulele proprii sau self devenite antigenice (prin infectare sau degenerare maligna) si celulele straine, nonself, provenite prin transplant de tesuturi sau organe.

Pentru realizarea acestor functii, este necesara participarea a trei tipuri de limfocite efectoare: limfocitele T citotoxice (LTC), celulele natural killer (NK) si celulele killer (K). Aceste tipuri celulare recunosc celulele tinta prin mecanisme diferite, dar le distrug prin mecanism asemanator, de citotoxicitate extracelulara.

Limfocitele T citotoxice exprima pe suprafata lor cele trei categorii de receptori: cei de recunoastere antigenica, TCR, care stabilesc conexiuni atit cu antigenul expus, cit si cu molecula prezentatoare a acestuia, MHCI sau MHCII; din aceasta categorie fac parte receptorii CD3 si CD8.

A doua categorie de receptori e reprezentata de cei cu rol accesor in activarea LTC, (CD25, CD28 si CD45).

Cea de a treia categorie e reprezentata de receptorii de adeziune intercelulara, reprezentata de CD2. Ỉn functie de anumite particularitati fenotipice si functionale, LTC se impart in doua categorii: LTC CD8+,care reprezinta peste 90% din totalul acestora si au rol distructiv si LTC CD4+, care reprezinta sub 10% din totalul LTC si indeplinesc rol preponderent imunoreglator, intervenind in maturatia limfocitelor THp care devin LTH1.

LTC realizeaza o recunoastere imunologic specifica, dependenta de structurile MHCI, de tip clonotip, in sensul ca fiecare clona de LTC poate recunoaste o singura specificitate antigenica, datorita preconditionarii genetice. (restrictie HLA)

Ele pot recunoaste o mare varietate de antigene, intrucit exista o mare diversificare clonotipica a acestor celule.

INAMICA RIC

Celulele cu cea mai mare implicare in realizarea RIC sint LTC, datorita extremei diversificari clonotipice, ce permite acestor celule recunoasterea oricarei specificitati antigenice. Trasatura fundamentala a RIC o constituie declansarea acestuia la nivel predominent intraganglionar, desfasurarea sa ulterioara fiind realizata la nivel tisular.

La baza derularii RIC sta participarea celulelor T cu memorie, desi nu toate limfocitele ce se regasesc in singele periferic apartin acestei categorii. Astfel, exista limfocite T naive, inocente, fara nici un contact anterior cu antigenul pentru care au fost programate genetic si limfocite T cu memorie, ce au avut contacte repetate cu antigenul pentru care au fost programate. Cele doua categorii de limfocite T se diferentiaza fenotipic, parcurg cai diferite si au distributii (homing-uri) diferite la nivelul organelor limfoide secundare.

Limfocitele T naive parcurg un traseu predominent intracirculator: singe -limfa -singe si au un homing intraganglionar, cu rol de a spori sansele acestor celule de a intilni antigenul specific transportat la acest nivel de CPA.

Limfocitele Tcu memorie au un trafic si homing predominent intratisular.

Prima etapa a RIC este cea de inductie, initiata in focarul antigenic, dar derulata mai ales intraganglionar. La finele acestei etape, are loc aparitia celulelor T cu memorie si cresterea expresiei receptorilor de adeziune intercelulara la nivelul celulelor din acest focar. Aceasta prima etapa este initiata de patrunderea intratisulara a antigenului, care este captat imunologic nespecific de CPA, in special de macrofagele rezidente la acest nivel. O parte dintre macrofagele implicate in acest proces ramin la nivel intratisular, participind la declansarea unui proces inflamator. O alta parte dintre macrofage migreaza pe calea limfaticelor aferente si transporta intraganglionar antigenul captat la nivel tisular. Ele se stabilesc ulterior in corticala ganglionara, unde prezinta antigenul transportat celulelor T naive, aflate in permanent trafic la acest nivel. Celulele care vor recunoaste epitopii prezentati pe membranele CPA se vor activa, devenind in final limfocite T cu memorie.

Cea de a doua etapa a RIC se deruleaza intratisular si implica aderarea limfocitelor T cu memorie la endoteliul vascular, traversarea prin diapedeza a capilarului si cooperarea la nivelul focarului antigenic cu macrofagele ramase intratisular. Rezultatul final al acestei etape este distrugerea completa si indepartarea antigenului declansator.Celulele implicate in aceata etapa sint: macrofagele, limfocitele TH1, limfocitele TC CD8+ si limfocitele TC CD4+.

Initial, are loc recunoasterea de catre limfocitele TC a celulelor tinta, dupa antigenele expuse alaturi de moleculele MHCI. La acest proces participa si macrofagele ramase in focar, care elibereaza enzime, radicali liberi de oxigen si fagociteaza permanent resturile celulare. Macrofagele prezinta diverse fragmente antigenice expuse asociat moleculelor MHCII limfocitelor TH si LTC CD4+, celule care coopereaza.

Rezultatul acestei cooperari este maturarea limfocitelor THp, care devin LTH1. Acestea elibereaza local IL-2, factorul de necroza tumorala (TNF) si IFNγ IL-2 stimuleaza LTC CD8+, care produc si elibereaza perforina ce va altera membrana celulelor tinta.

Limfocitele TC, celulele NK si K distrug celulele tinta printr-un proces de citotoxicitate extracelulara, prin eliberare de mediatori solubili. Astfel sint eliminate celule singenice (infectate sau metaplaziate) si allogenice (din transplant de tesut sau organ). Liza celulelor tinta este realizata prin lezarea membranelor tinta sub actiunea perforinei si a granzimelor si prin alterari nucleare, fragmentarea ADN fiind cea mai frecventa.

Granzimele sint omologii proteazelor si catepsinelor mastocitare si ale neutrofilelor, ce contribuie la distrugerea membranelor tinta.

Scheme ImunoFig 0006.jpg Scheme ImunoFig 0007.jpg

Scheme ImunoFig. 8.7.pdf

Scheme ImunoFig 0008.jpg

Scheme ImunoFig. 21.1.pdf Scheme ImunoFig. 3.26.pdf Scheme ImunoFig. 3.13.pdf Scheme ImunoFig. 3.27.pdf