Notiuni de Virusologie si Imunologie

Notiuni de Virusologie si Imunologie

Virusul este o particula submicroscopica, care este formata dintr-o teaca, sau invelis cu rol de protectie de natura proteica, numita capsida si un material genetic. Materialul genetic poate sa fieADN, fie ARN.

Existenta unor microorganisme invizibile la microscop a fost intuita de Pasteur dupa ce toate incercarile de a pune in evidenta agentul turbarii au parut a fi zadarnice.

Dupa unii precursori geniali (Eduard Jenner, Pasteur), progresele in domeniul virologiei au ramas neinsemnate si pana la inceputul secolului al XX-lea, s-a vorbit in continuare de acele 'fiinte imaginare', fara ca ele sa fie cunoscute.

Cu ajutorul microscopului optic cu lumina ultravioleta ('ultramicroscopul'), se pot distinge obiecte pana la o finete dimensionala de 0,15 m, la mariri de 6.000-7.000 ori. Cu toate acestea, virusurile (inframicrobii), nu se pot observa cu aceste microscoape. Observarea lor cere o marire de ordinul 10.000-15.000 ori, ceea ce nu se poate obtine cu microscopul optic, deoarece astfel de mariri necesita puteri separatoare de 0,2 m.

La sfarsitul secolului al XIX-lea, s-a reusit detectarea lor printr-o metoda indirecta; dupa triturarea tesuturilor care le contin, virusurile traverseaza filtrele si prin injectare transmit o anumitaboala, astfel ca li s-a atribuit denumirea de virusuri filtrante.

Lucrarile lui R. Degkwitz (1927) si T. Taniguchi (1935) au demonstrat ca rujeola este cauzata de un virus. La fel si rrubeola. Aceste doua virusuri vor fi cultivate ulterior de Enders (1962).

In 1935, W. M. Stanley izoleaza o "proteina" si demonstreaza ca inocularea acesteia unor plante provoaca boala numita mozaicul tutunului; de asemenea, arata ca "proteina" pastreaza aceasta proprietate si dupa cristalizare; Bowden si Pirie ii confirma descoperirile in 1937. Ulterior s-a vazut ca de fapt era de vorba de un acid nucleic cu un invelis de natura proteica; in cazul virusurilor patogene pentru animale, aceste doua componente pot, in anumite conditii, sa se separe.

In 1939, G. Kausche, E. Pfankuch si E. Ruska au inceput sa studieze virusurile la microscopul electronic. In 1943, Goodpasture este initiatorul infectarii membranei alantoidiene a oului embrionat de pui (variola aviara, herpesul), care va fi dezvoltata de F. M. Burnet si colaboratorii sai, iar apoi de multi altii (Levaditi, Myakawa, etc).

Dupa ce demonstreaza ca la baza reproducerii virusului mozaicului tutunului sta ARN-ul, Heinz Fraenkel-Conrat arata in 1955 impreuna cu Robley Williams ca un virus functional poate fi obtinut din ARN purificat si o proteina, acestea doua unindu-se spontan (proteina inveleste materialul genetic), - deci aceasta este cea mai stabila structura (cu energia cea mai mica) -, si este foarte probabil ca acesta sa fie si mecanismul de formare a virusului in celula gazda.

In 1958, Stanley a stabilit ca ceea ce credea a fi "proteina" virusului mozaicului tutunului are proprietatile moleculelor chimice dar dispune si de capacitatea de a se reproduce si de a se transforma.

Din punct de vedere chimic, virusurile sunt constituite din nucleoproteide. La un inalt grad de puritate ele pot cristaliza.

La virusul herpesului capsida este prevazuta cu prelungiri proteinice (capsomeri) care acopera toata suprafata virionului.

Deosebiri fata de bacterii:

o            Virusurile au dimensiuni foarte mici (de la 8 nm pana la 500 nm, astfel ca pot traversa filtrele poroase ce retin bacteriile.

o            Reproducerea virusurilor este posibila numai in interiorul celulelor vii, in organisme sau in medii de cultura care contin astfel de celule.

Au rezistenta mare la glicerina si la solventii lipoidelor, fata de care sunt sensibili majoritatea microbilor.

Virusurile sunt agenti patogeni ai unor boli denumite generic viroze.

In general, virusurile dau imunitate, dar infectia poate fi determinata si de acizii nucleici extrasi din virusuri; in acest caz nu se obtine imunizare, datorita lipsei proteinei.

Exemple: virusul variolei, virusul turbarii, virusul encefalitei, HIV, virusul gripal, etc.

Exista si viroze ale plantelor, cel mai cunoscut fiind Virusul mozaicului tutunului.

Dupa gazda care ii primeste, se impart in patru grupe:

o            virusuri patogene pentru bacterii: bacteriofagi:

o            virusuri patogene pentru vegetalele superioare: virusurile plantelor;

o            virusuri patogene pentru nevertebrate: virusurile insectelor;

o            virusuri patogene pentru vertebrate, cuprinzand cinci grupe:

virusuri al caror tropism este marcat pentru ectoderm (vaccin, variola),

virusuri neurotrope pure (turbare),

virusuri endoteliomezodermice (limfogranulomatoza venerica la om),

virusuri septicemice (rujeola, rubeola),

virusuri proliferative (sarcomul lui Roux, leucoze si leucemii transmisibile).

Dupa proprietatile fizico-chimice:

Dupa tipul de acid nucleic pe care il contin clasificarea actuala uzuala).

Virusurile sunt descendenti ai unor structuri subcelulare, devenite parazite ale celulelor evoluate, cu care  s-au dezvoltat, stabilindu-se relatii virus - gazda, variabile cu natura virusului si a celulei infectate. Virusurile sunt componente celulare devenite autonome, capabile sa induca replicarea lor fara control celular. Unele virusuri pot exista integrate in genomul celulei gazda, fiind replicate cu acizii nucleici ai acesteia. Se pare ca virusurile provin din bacterii patogene degradate de catre celulele parazite. Indiferent de natura virusurilor, intre acestea si gazdele pe care le paraziteaza se stab ilesc relatii care se exprima diferentiat, in functie de nivelul luat in considerare, cum ar fi:

relatia dintre virus si celula care il replica se traduce prin morfogeneza virala;

relatia dintre cele doua entitati se traduce prin modificari functionale si morfologice care reprezinta starea de boala

relatia dintre cele doua se traduce prin aspecte epidemiologice si epizootologice variate, dependente de natura virusului, agresivitatea, caile de contaminare, receptivitatea gazdei.

In functie de dimensiunile pe care le pot avea virusurile se impart in:

virusuri mari, cu dimensiuni cuprinse intre 150 - 500 nm

virusuri mijlocii, cu dimensiuni de 50 - 150 nm

virusuri mici, cu dimensiuni de 10 - 15 nm.

Virusurile au o specificitate patogena stricta de regn, distingandu-se din acest punct de vedere

virusuri fitotrope, parazite la plante;

virusuri bacteriotrope (bacteriofage), parazite la bacterii;

virusuri zootrope, parazite la diferite specii de animale.

Din punct de vedere al formei virusurile sunt foarte diversificate, in stransa dependenta cu configuratia acidului nucleic, cu simetria de organizare a capsidei si cu complexitatea structurala a acestora.

Se disting virusuri cu urmatoarele forme

cilindrica, de bastonas sau foarte alungita, cu aspect fibrilar sau filamentos, caracteristica virusurilor cu capsida organizata dupa o simetrie helicoidala

izodiametrica, care poate fi icosaedrala, caracteristica virusurilor "nude", cu capsida organizata dupa o simetrie cubica si sferoidala, la virusurile care poseda pericapsida

spermatozoidala, caracteristica virusurilor bacteriofage;

forma de ghiulea sau glont), caracteristica unei anumite grupe de virusuri, cum ar fi virusul rabic, al stomatitei veziculoase si altele

paralelipipedica, asemanatoare cu o caramida (virusurile variolice).

Corpusculul sau particula virala, denumita virion, are o structura si o organizare subcelulara, de tipul unui "agregat" macromolecular nucleoproteinic.

Toate virusurile contin un singur tip de acid nucleic, de regula o macromolecula unica, fie de ADN, fie de ARN, in structura careia se gaseste codificata intreaga informatie genetica a virusului si care constituie genomul viral.

In functie de natura genomului, virusurile se impart in doua categorii

dezoxiribovirusuri, cu genom ADN;

ribovirusuri, cu genom ARN. Acidul nucleic viral ocupa zona centrala a virionului.

Virusul este inconjurat de un invelis proteic numit capsida, alcatuit din subunitati proteice numite capsomere, dispuse in jurul acidului nucleic dupa o simetrie helicoidala sau cubica. La unele virusuri, capsida este inconjurata si protejata de un invelis pericapsidal (gluco - lipo - proteic) denumit peplos sau anvelopa.

In raport cu aceste caracteristici structurale, virusurile se diferentiaza in:

virusuri nucleo - proteinice sau nude, lipsite de pericapsida;

virusuri lipo - nucleo - proteinice care poseda invelis pericapsidal.

Pe suprafata invelisului extern sau peplosului sunt implantate monomere glico - proteice virus - specifice codificate de genomul viral, care au aspectul unor fire distribuite regulat, ca niste spini sau ace cu gamalie, denumite peplomere si care reprezinta asa - numitii "antigeni de suprafata".

Incluziile virale sunt formatiuni omogene sau granulare, de forme si dimensiuni variate ce apar in citoplasma sau nucleul celulelor infectate cu anumite virusuri si reprezinta conglomerate virale, rezultate din cristale virale (virusurile au capacitatea de cristalizare). Acestea pot fi situate intranuclear, intracitoplasmatic sau atat intranuclear cat si intracitoplasmatic.

Virusurile se multiplica numai in celulele parazitate, prin procese si mecanisme care nu se mai intalnesc la alte vietuitoare. Fazele replicarii (multiplicarii) virale sunt urmatoarele:

Adsorbtia, sau momentul ajungerii particulelor virale in preajma celulei receptive.

Penetratia, reprezinta patrunderea in celula fie numai a acidului nucleic, fie a virionului in intregime. Este un proces activ propriu nu numai virusurilor ci si oricaror altor particule care sunt fagocitate. Acest fenomen, in cazul de fata este denumit viropexie.

Eclipsa, intervine in cursul replicarii tuturor virusurilor si consta in asimilarea sau receptionarea mesajului genetic viral, urmata de sintezele menite sa asigure replicarea.

Maturarea, reprezinta asamblarea componentelor virale sintetizate de celula gazda in vederea eliberarii virionului complet. De obicei acest proces are loc in citoplasma celulei gazda.

Eliberarea virusului are loc dupa ce acesta a fost dotat cu toate componentele sale morfofunctionale.

La unele virusuri eliberarea se produce spontan, periodic sau continuu, fara distrugerea celulei gazda, in timp ce la alte virusuri are loc liza celulara cu punerea in libertate, in mediul extracelular, a intregii cantitati de material viral dintr-o data.

Prionii

Termenul de 'prion' (semnificand o 'proteina infectioasa') a fost introdus in biologia moleculara de Stanley Prusiner de la Universitatea din San Francisco, in 1982. Prionii (cunoscuti anterior sub numele de protovirine, virinos, virusuri latente) reprezinta o clasa de agenti infectiosi subvirali, cu greutatea moleculara de 27.000-30.000, unici in felul lor, fiind rezistenti la toate procesele de inactivare care degradeaza acizii nucleici (caldura, razele UV, radiatiile ionizante).

Prionii raman o enigma, 'o perplexitate' a biologiei moleculare, deoarece admiterea existentei lor drept agenti infectiosi, lipsiti de acid nucleic si formati exclusiv din proteine, ar pleda pentru daramarea dogmei centrale a biologiei moleculare, prin acceptarea unei codificari si multiplicari a acestei proteine prionice infectioase, nu prin intermediul acidului nucleic din structura agentului prionic respectiv, ci prin intermediul acidului nucleic al celulei-gazda. Proteinele prionice exista, in mod normal, in absolut toate celulele mamiferelor, participand la structura membranelor celulare.

Forma normala a proteinelor prionice este cunoscuta in literatura sub denumirea PrPc (proteina prionica celulara), dar rolul sau fiziologic nu este, inca, bine stabilit. Forma infectioasa a acestei structuri este notata PrPsc (prescurtarea sc provine de la termenul scrapie, aceasta fiind boala prionica a oilor). Din motive mai mult sau mai putin cunoscute, se pare ca moleculele proteice prionice normale (PrPc) au capacitatea de a se plia si de a polimeriza (sub actiunea foldazelor celulare), generand structuri anormale, amiloidice care se acumuleaza masiv in sistemul nervos central. Bolile prionice sunt considerate astazi 'pseudoinfectioase' in comparatie cu bolile infectioase clasice, ai caror agenti etiologici sunt microorganismele (virusuri, bacterii) care contin in structura lor acid nucleic. Caracteristicile principale ale bolilor prionice sunt urmatoarele:
- afecteaza sistemul nervos central, producand encefalopatii spongiforme;
- au o perioada foarte lunga de incubatie: de la cateva luni pana la 37-40 de ani;
-au o evolutie lenta, progresiva, totdeauna letala.
Pana astazi au fost descrise 12 boli prionice: sase la animale si sase la om. Dintre acestea, cel mai bine studiate sunt scrapia la animale si boala Creutzfeldt-Jakob (CJD) la om. Celelalte zece boli prezinta similaritati de ordin clinic, anatomopatologic si histochimic cu aspectele din scrapie.
In prezent, se admit trei posibilitati de producere a bolilor prionice:
infectia lenta, infectia sporadica si alterarea genetica.

Caracteristicile prionilor. Absenta ADN-ului in structura prionilor.
In incercarile de purificare a prionilor, prin electroforeza in gel-sarcosil si sedimentare in gradient discontinuu de sucroza, s-a obtinut numai izolarea unei proteine (sialoglicoproteina) cu greutatea moleculara de 27.000-30.000 D, dar nici un acid nucleic.
De asemenea, investigatiile radiobiologice au aratat ca agentul scrapiei nu poseda acid nucleic si este foarte rezistent la toti factorii fizico-chimici si la toate procedurile de inactivare eficiente pe acizi nucleici. Aceasta extrema rezistenta a agentului scrapie la procedurile de inactivare a acizilor nucleici reprezinta un argument in plus pentru faptul ca structura prionilor este diferita de cea a virusurilor si viroizilor (ARN gol, fara manta proteica) sau pentru posibilitatea ca genomul presupus al agentului scrapiei sa fie un acid nucleic criptic (neobisnuit), aflat intr-un invelis gros de proteina care ar impiedica penetrarea actiunii nucleazelor pana la acidul nucleic. In 1991, s-a aratat ca, daca acest acid nucleic exista, el este foarte mic si contine mai putin de 100 de nucleotide. Deci, daca in agentul scrapie si agentii prionici inruditi exista totusi un acid nucleic, acesta este foarte mic si foarte bine protejat de o carcasa proteica impotriva razelor UV; acest acid nucleic nu este implicat in infectivitate, ci doar proteina s-a dovedit a fi asociata cu infectivitatea.

Structura exclusiv proteica a prionilor Dupa cum s-a aratat, in tesutul cerebral al animalelor cu infectie prionica apar placi de amiloid si fibrile amiloide. Amiloidul reprezinta un derivat dintr-o glicoproteina celulara normala (PrP), care se gaseste in mod normal pe membrana celulei neuronale. Se stie astazi ca in cursul infectiei prionice se produce conversia unei cantitati mari de proteina PrPc (prin modificari posttranslationale) in PrPsc (izoforma anormala a PrPc). Aceasta PrPsc reprezinta tocmai SAF (proteina inalt infectioasa).
PrPc si PrPsc au aceeasi greutate moleculara (33-35 kDa), dar Prpc poate fi complet catabolizata in vitro de proteinaza K, in timp ce PrPsc este rezistenta (este doar partial catabolizata), lasand un miez rezistent la proteinaza K; acest miez este reprezentat de PrP 27-30kDa (greutate moleculara de 30 kDa). PrPsc are o abilitate foarte mare de a determina modificari posttranslationale ale propriei molecule si de a forma amiloid, fapt ce are consecinte asupra replicarii, transmisibilitatii si neuropatogeniei bolii. Fibrilele de amiloid reprezinta produse de degradare (de rupere) a PrPsc infectioase.
Modificarile post-translationale care contribuie la transformarea PrPc in PrPsc au fost considerate un timp a fi doar modificari conformationale de impaturire.
PrPsc este derivata din PrPc in urma unor procese post-translationale
Proteina normala PrPc are o structura primara formata din 254 aminoacizi; in conditii normale, devine functionala abia dupa un numar de modificari post-translationale de ordin chimic si conformational.

Modificari chimice ale proteinei PrPc
In literatura de specialitate au fost descrise cateva modificari, si anume:
- clivarea peptidului semnal N-terminal (cu 22 de aminoacizi);
- modificarea reziduului de arginina la nivelul codonului 25;
- glicozilarea oligozaharidelor linkate de asparagina la nivelul codonilor 181 si 198;
- formarea unui inel cu o legatura disulfidica prin care se unesc doua re ziduuri de cisteina de la nivelul codonilor 179 si respectiv 214;
- indepartarea peptidului hidrofob C-terminal (cu 20 de aminoacizi) ai fixarea, in schimb, a unui glicozilfosfatidilinozitol.

Notiuni de Imunologie

Imunitatea naturala Reprezinta starea de rezistenta fata de diferiti factori nocivi "non self" de natura infectioasa realizata de organism prin structurile si functiile lui normale. In coferirea acestui tip de imunitate intervin mijloace si mecanisme diferite, unele opunandu-se pasiv penetratiei germenilor (pielea, mucoasele), altele activ (factorii umorali).

Factorii pasivi ai imunitatii naturale includ barierele naturale de protectie ale organismului, si anume:

-barierele morfo-structurale reprezentate de piele si mucoase;  -barierele functionale, reprezentate de traiectul sinuos al cailor respiratorii anterioare, mucusul care acopera epiteliile cailor respiratorii, cilii celulelor traheo-bronhice. In aceasta categorie de bariere care se opun patrunderii diferitilor factori straini de organism, se mai incadreaza si debarasarea mecanica, prin secretii, ale epiteliilor uretrei, ureterelor, conjunctivei, canaliculelor biliare si altele;

-barierele acide, reprezentate de aciditatea sucului gastric, aciditatea pielii, a mucusului vaginal, aciditatea urinei etc.

Factorii activi ai imunitatii naturale sunt reprezentati de: 

- factorii umorali, care includ alexina (complementul), properdina, lizozimul, leukinele, plakinele, spermina, beta-lizina, opsonina, anticorpii naturali diversi;

- factorii celulari, din care fac parte microfagele (leucocitele polimorfonucleare, mai ales cele neutrofile), macrofagele mobile (histiocitul, monocitul) si macrofagele fixe (celulele Kuppfer, macrofagele, osteoclastele,celulele nevroglice).

Eficienta factorilor de aparare naturala este dependenta de integritatea anatomica si functionala a organismului, mai ales a unor sisteme si organe cu rol important in procesele de aparare (SRH, SNC, glande endocrine). Integritatea acestora este dependenta de unele conditii de viata si de mediu (alimentatie, igiena,conditii climatice). Imunitatea genetica este conferita de anumite caracteristici morfo-functionale ale organismului, fiind asigurata de factorii naturali de aparare, ca si imunitatea naturala. Aceasta confera rezistenta la un anumit germen patogen si imbraca forme de manifestare caracteristice unei imunitati specifice. Imunitatea dobandita Reprezinta o stare de rezistenta si aparare strict specifica, pe care organismele o castiga fie in urma unui conflict direct cu germenii sau cu toxinele lor, fie ca urmare a transferului de anticorpi (imunoglobuline) de la un organism imun. Conflictele organismului cu antigenii induc restructurari imunologice exprimate prin:

-sinteza de anticorpi;

-activarea si formarea unor populatii de limfocite "competente" sa respinga "non self-ul". 

In raport cu natura acestor factori de aparare imunologica, imunitatea dobandita are un caracter de imunitate umorala si celulara. Competenta de a dezvolta un raspuns imun se manifesta cel mai devreme la cateva zile dupa nastere, insa la cele mai multe specii, la cateva saptamani. Organele si celulele imunocompetente, precum si mecanismele imunitare se dezvolta in ultima perioada a embriogenezei, desavarsindu-se la scurt timp dupa nastere, cand organismele ating pragul maturitatii lor imunologice. Antigenele sunt complexe macromoleculare capabile sa induca in organism restructurari imunologice si sinteza de anticorpi. Au doua componente in structura lor, si anume o componenta cu molecula mare, de natura proteica, relativ stabila, cu rol de suport coloidal si una sau mai multe componente, cu greutate moleculara mica, de natura proteica sau polizaharidica, legate la suprafata de suportul coloidal, cu rol de grupari determinante, care asigura valentele si specificitatea functionala.

Anticorpii apartin grupei gamaglobulinelor serice, au o configuratie spatiala cilindrica, cu patru lanturi polipeptidice pliate si legate prin punti disulfidice cu doua lanturi cu greutate moleculara mare si doua cu greutate moleculara mica. Exista mai multe clase de imunoglobuline (Ig): IgG (are concentratii ridicate in serul sangvin la mamifere si pasari), IgM (o molecula gigant care participa la raspunsul imun primar), IgA (secretata la nivelul unor suprafete ale mucoaselor), IgD (sintetizata in tonsile, unii ganglioni limfatici, mai rar in splina si mucoasa intestinala), IgE (reprezinta anticorpii reaginici ,aglutineaza globulele rosii invelite cu antigen, sunt implicate in realizarea fenomenului de anafilaxie pasiva cutanata, creste semnificativ in infestatiile parazitare).

Apararea de tip celular

Factorii celulari sunt deosebit de importanti in procesele de aparare ale organismului impotriva infectiilor. Acestia intervin in procesele de aparare prin fagocitoza si pinocitoza, dupa care are loc eliberarea de enzime litice, care vor contribui la distrugerea microorganismelor. In realizarea fagocitozei intervin celule cu proprietati de captare, inglobare si digerare a germenilor. Acestea sunt reprezentate mai ales de granulocite neutrofile, macrofage si mastocite.

Neutrofilele. Sunt celule fagocitare care devin active in timpul unei infectii, de regula bacteriene. Mobilizarea neutrofilelor (chemotaxisul) este initiata de substante cu proprietati chemotactice (C5a, IL-8). Initial, netrofilele adera la nivelul celulelor endoteliale vasculare, de unde, prin diapedeza, ajung in focarul infectios si emit pseudopode in directia concentratiei maxime a agentilor chemotactici. Dupa aceasta bacteria va fi inconjurata, fiind inchisa in fagozomul intracelular. Fagozomul va fuziona cu lizozomii, care contin enzime proteolitice multiple, formand fagolizozomul. In fagolizozom bacteria va fi omorata. Neutrofilele raman in circulatie, in mod normal, aproximativ 12 ore, dupa care trec in tesuturi, unde stau cantonate timp de doua, pana la patru zile, fiind apoi inlocuite. Aceasta populatie de celule se caracterizeaza printr-o capacitate deosebita de a se deplasa, o aderenta la suprafata si un bogat echipament enzimatic lizozomal.

Macofagele. Sunt celule mononucleare mari (50-200 μ), cu nucleu reniform, cu 1-2 nucleoli si cu cromatina dispusa sub forma de aglomerari periferice. Citoplasma este de culoare cenusie, cu granule mari, numerosi lizozomi si vezicule endocitare. Macrofagele au un rol hotarator in procesul de eliminare a germenilor din circulatie.

Din sangele care trece prin ficat sunt filtrate si eliminate ("immune - clearance") particulele incarcate cu anticorpi si complement. Inafara de fagocitoza, macrofagele au o functie hotaratoare in derularea raspunsului imun, prin prezentarea antigenului celulelor imunocompetente si producerea de mediatori imuni, mai ales de interleukina-1.

Macrofagele sintetizeaza o serie de proteine, metaboliti ai acidului arahidonic si radicali de oxigen. Sunt capabile si de fenomene de distrugere extracelulara, care se realizeaza in dependenta cu anticorpii si care poarta denumirea de ADCC (antibody - dependent cellular citotoxicity). Aceasta distrugere are loc, probabil prin eliberarea de substante litice, fara ca mecanismul sa fie pe deplin lamurit. Dupa rolul pe care il au in procesul de aparare imuna, macrofagele se grupeaza in doua categorii: mobile si fixe.

Macrofagele mobile (libere) au suprafata membranei ondulata, cu microvili, capacitate de aderenta la sticla si posibilitate de a realiza functia de pinocitoza si fagocitoza imuna.

Macrofagele fixe sunt reprezentate de histiocitele tesutului conjunctiv, celulele sinusoidale din splina, maduva osoasa, limfonoduri, ficat, celulele adventitiale ale capilarelor sanguine. Suprafata membranei prezinta microvili, nu poseda capacitate de aderenta la sticla, sunt capabile de fagocitoza si pinocitoza. Pot emite niste prelungiri citoplasmatice, care ajung la distante foarte mari fata de corpul celular. Prin tehnici de microscopie electronica s-au putut evidentia aceste prelungiri, aflate in continua miscare, care se intindeau pana ajungeau in contact cu o particula de fagocitat.Macrofagele au o durata de viata de cateva luni sau ani, spre deosebire de neutrofile, care traiesc in tesuturi numai cateva zile. Macrofagele ajung la focarul inflamator mai tarziu, pot fagocita atat microorganisme rezistente la fagocitoza prin neutrofile, cat si resturile celulare distruse. Functia lor majora este fagocitoza, digestia si omorarea microorganismelor, proces care se desfasoara cu pastrarea determinantilor antigenici.

Mastocitele. Sunt celule mononucleare ovoide sau alungite, cu un diametru de 20 - 40 μm , cu granule mari care mascheaza nucleul si cu un reticul endoplasmatic rugos, cu numeroase mitocondrii, filamente submembranare si granule metacromatice dense. Fiecare celula are intre 100000 si 500000 receptori de membrana pentru moleculele de IgE de natura glicoproteica. Acestea se gasesc din abundenta la nivelul pielii (10000 / mm³ de tesut), in timus, tesut limfoid, vezica urinara, dar si pe traiectul cailor respiratorii si digestive.

Mastocitele participa la o serie intreaga de procese patologice, mai ales la cele alergice. Desi sunt capabile de miscari ameboidale si de fagocitoza, functia lor esentiala este aceea de eliberare de mediatori chimici, cu rol in declansarea unor procese inflamatorii sau de hipersensibilitate. Mastocitele sunt primele celule care stimuleaza afluxul polimorfonuclearelor si monocitelor la locul inflamatiei. Consecutiv diversilor stimuli, ele elibereaza o serie de mediatori solubili, care intervin mai ales in socul anafilactic. Un component important al granulelor secretorii ale acestor celule este reprezentat de "proteoglicani", responsabili de colorarea metacromatica a acestor celule.

Apararea de tip umoral

Factorii umorali care au rol important in imunitatea naturala se gasesc in sange, limfa, lichid articular, lichid meningeal si in diferite secretii (lapte, saliva, lacrimi etc).

Complementul sau alexina este un sistem de factori cu functii biologice complexe, care se gasesc in concentratie relativ constanta in serul normal al tuturor speciilor de mamifere. Serul de cobai are un continut foarte ridicat de complement, motiv pentru care, aceasta specie reprezinta pentru multe laboratoare, sursa principala de complement.

Complementul se mai gaseste, in proportii reduse, si in alte umori, ca lichidul pleural si cel peritoneal. Complementul este sintetizat inca din timpul dezvoltarii embrionare, de diverse celule si tesuturi din organism. Organismul contine la nastere aproximativ jumatate din concentratia serica de complement a individului adult. Dupa primele trei luni de viata, concentratia serica de complement atinge nivelurile intalnite la adultul normal. Componentele complementului se gasesc in ser in stare inactiva, fiind activate secvential, pe cale enzimatica, printr-o reactie in cascada. Complementul apare in umori la scurt timp dupa fatare (5-7 saptamani la sobolan, 3-4 saptamani la porc). Titrul substantei se va dubla in cursul primelor trei saptamani de la fatare, apoi se mentine relativ constant tot timpul vietii. Imunizarea sau hiperimunizarea nu afecteaza in nici un fel titrul complementului. Stimulii antigenici si gradul de activare a componentelor celulare ale sistemului imun nu influenteaza nivelul seric al componentelor complementului. Acesta poate fi influentat de carentele alimentare, mai ales de cele proteice si de specia animalului.

Sistemul complement reprezinta mediatorul umoral principal in cadrul procesului inflamator, cu efect de opsonizare a microorganismelor si complexelor imune, de activare a fagocitelor (macrofage, neutrofile) si de liza a celulelor tinta.

Lizozimul (N - acetil - muramil - hidrolaza) este o carbohidraza care desface legaturile glicozidice (1 - 4) dintre acidul N - acetil - muramic si N - acetil - glucozamina, elemente care intra in componenta peptidoglicanului din structura peretelui bacterian. Distrugerea mureinei produce dezechilibre ale presiunii osmotice dintre interiorul si exteriorul celulei, care in acest mod va fi distrusa. La valoarea 7 a pH-ului exercita o actiune litica asupra unor bacterii saprofite si patogene, mai ales asupra celor Gram pozitive. Contribuie la fixarea complementului si faciliteaza fagocitoza.

Lizozimul este produs de catre macrofage si este prezent in aproape toate tesuturile si fluidele organismului (lacrimi, saliva, secretia nazala, lapte, ser, lichid peritoneal, leucocite). Nu se gaseste in urina, lichid cefalorahidian, transpiratie, umoare apoasa, fecale.

Datorita actiunii sale litice, lizozimul protejeaza mucoasele (nazala, bucala, conjunctivala) si corneea impotriva actiunii bacteriilor. Lizozimul actioneaza mai eficient asupra bacteriilor din urmatoarele genuri: Micrococcus, Bacillus, precum si formele R ale bacteriilor. Specia Micrococcus lysodeicticus este utilizata in laboratoare ca germen test pentru determinarea concentratiei lizozimului, fiind foarte sensibil la actiunea enzimei (indicator de liza). Fata de aceasta bacterie s-au stabilit urmatoarele valori ale concentratiei lizozimului: lichid ascitic 1 / 8, mucus nazal 1 / 13000, lacrimi 1 / 40000, albus de ou 1 / 80000. Lizozimul nu se gaseste in laptele de vaca, ceea ce explica rezistenta mai scazuta la diferite infectii a copiilor sugari hraniti numai cu lapte de vaca.

Properdina este o gamaglobulina bazica, cu o greutate moleculara de 184000 daltoni si migrare electroforetica asemanatoare cu α₂ - macroglobulina. In structura sa are cinci subunitati identice (A, B, D, E si P) legate necovalent.

Subunitatile se recombina pentru a forma dimeri care pastreaza in parte proprietatile antigenice si biologice ale moleculei native.Concentratia properdinei in ser este foarte mica (15 - 20 mg / ml) si difera cu specia. In ser, properdina se gaseste sub forma inactiva, iar trecerea la forma activa se face printr-o modificare conformationala. Actioneaza sinergic cu complementul, in prezenta ionilor de Mg⁺⁺. Properdina are unele asemanari cu polizaharidele bacteriene, cu inulina si cu zimozanul (polizaharid extras din drojdia de bere). Se poate combina cu zimozanul, sau cu inulina la 37^oC, formand un complex numit properdina B, care are rol in activarea componentei C3 a complementului. In organism, activitatea properdinei este dificil de separat de aceea a complementului.

Properdina are efect antibacterian fata de numerosi germeni, mai ales fata de cei Gram negativi, are o anumita activitate antivirala (bacteriofagi), actiune anticanceroasa, intervenind si in liza eritrocitelor in cazul anumitor stari patologice. Cantitatea de properdina, sau titrul properdinic, creste in urma administrarii de doze mici de endotoxine sau de zimozan si scade in formele avansate ale bolii canceroase. Concentratia properdinei poate reprezenta, ca si in cazul lizozimului, un parametru care oglindeste nivelul reactivitatii imunologice naturale.

Betalizina este o proteina cationica, termostabila, cu o capacitate deosebita de reactie impotriva bacteriilor Gram pozitive, cu exceptia streptococilor. Se gaseste in cantitate redusa in serul uman normal. Se inregistreaza cresteri cantitative ale betalizinei pe perioada fazelor acute ale infectiilor si altor boli inflamatorii. In concentratie mai mare se gaseste la sobolani, iepuri, cai si bovine. Se elibereaza din trombocite in timpul coagularii sangelui si are efect distructiv asupra membranelor celulare. In prezenta anticorpilor, a complementului si a lizozimului, betalizina s-a dovedit activa si asupra bacteriilor Gram negative. A fost demonstrat efectul litic intens al betalizinei fata de Bacillus anthracis, B. subtilis, Staphylococcus sp. si fata de alti germeni.

Interferonii reprezinta un grup de proteine (glicoproteine) heterogene, cu greutate moleculara mica, neinrudite intre ele, cu efecte antivirale recunoscute, actiune antitumorala si actiune imunoreglatoare. Se cunosc cinci tipuri de interferon (IFN), dintre care interferonul alfa si beta sunt citokine produse de monocite, celule natural ucigase si unele populatii de leucocite (IFN-α), respectiv de fibroblaste (IFN-β). Interferonul gamma este o limfokina, fiind elaborata de limfocitele T in urma actiunii unor mutagene sau antigene diverse.

Cel mai important efect cunoscut al interferonului, activitatea antivirala, este exprimat prin blocarea transmiterii infectiei virale la celulele care au atasata de membrana lor, molecula de interferon. Activitatea antitumorala a interferonilor se realizeaza prin activarea celulelor care intervin in raspunsul imun, precum si prin inhibarea procesului de diviziune celulara si implicit a proliferarii celulelor. Procesul de reglare a raspunsului imun se realizeaza pe parcursul a diferite etape, sub influenta mai multor factori, atat in vivo, cat si in vitro.

Proteinele de faza acuta se gasesc in circulatia sangvina, fiind secretate in urma actiunii unor factori patogeni care sunt implicati in infectii, neoplazii si diverse traumatisme urmate de procese inflamatorii si necroze. Dintre aceste tipuri de proteine cele mai importante sunt: proteina C-reactiva, α₂ macroglobulina, antiproteinaze, amiloidul A. Acestea sunt elaborate de hepatocite, in urma unor modificari ale transcriptiei genelor induse de citokine (factorul de necroza tumorala-TNF-α, IL-1). Functiile acestor proteine sunt insuficient cunoscute, insa se admite faptul ca ele actioneaza diferentiat in cadrul mecanismelor de imunitatii innascute. Se cunoaste faptul ca aceste proteine asigura protectia tisulara in traumatisme, amplifica procesul de coagulare si stimuleaza fagocitarea bacteriilor.

Opsonina este un component seric capabil sa se lege specific de suprafata moleculelor sau celulelor care urmeaza sa fie captate prin endocitoza. Factorii termolabili (complementul) sau relativ termostabili (IgG) pot fi prezenti in mod natural in ser, ca "anticorpi naturali", cu rol opsonizant. Procesul de legare a opsoninei de antigenele solubile sau de particule poarta denumirea de opsonizare. Fagocitoza majoritatii tipurilor de particule necesita opsonizarea lor prealabila.

Spermina este un factor bactericid prezent in lichidul seminal si in tesutul renal. Din punct de vedere chimic este o poliamina cu efect inhibant asupra diferitelor specii de stafilococi, neisserii, bacili ai tuberculozei. Prezenta moleculelor de zinc ii sporeste activitatea.

Raspunsul imun adaptativ

(dobandit, specific, artificial)

Raspunsul imun adaptativ reprezinta componenta sistemului imun capabila sa recunoasca specific si sa elimine selectiv macromoleculele si microorganismele straine. Aceasta specificitate este rezultatul diversitatii inscrise in programul genetic, care echipeaza sistemul imun cu o varietate mare de molecule receptoare si efectoare, capabile sa recunoasca "self-ul".

Raspunsul imun dobandit se adapteaza in functie de caracterele agentului etiologic si este specific, adica mecanismele de aparare actioneaza in mod diferit, cu mare exactitate, in functie de fiecare agent etiologic. Acest tip de imunitate este exprimata la intensitate maxima in cazul animalelor adulte si este partial deficitara, in mod fiziologic, la animalele tinere si batrane. Reactia imuna este concentrata impotriva structurilor straine, care poarta denumirea de antigene. Acestea pot fi exogene sau endogene, pot avea structuri moleculare diferite, insa au o caracteristica fundamentala si anume, capacitatea de a activa sistemul imun si de a interactiona specific cu acesta.

Mecanismele acestui tip de imunitate se amplifica in urma unui prim contact cu un agent etiologic, astfel incat, la contactul ulterior, mecanismele specifice sunt mult eficiente. Acest lucru se datoreaza faptului ca, in urma primului contact se formeaza celule care detin "memorie imunologica". In dinamica proceselor imune intervin fenomene de activare complexa a unei serii de mecanisme de recunoastere, de initiere a proceselor intrare in actiune si a celor efectoare, foarte bine reglate, in vederea anihilarii actiunii antigenului, fara a periclita structurile organice proprii.

La realizarea acestui tip de raspuns imun participa celule imune specializate, limfocitele B, T si NK, impreuna cu celulele prezentatoare de antigen, profesionale sau ocazionale. In acest caz pot fi amintite structurile macromoleculare implicate in recunoastere (receptorii limfocitelor B si T, macromoleculele CMH), in activare (diferiti markeri de suprafata si molecule de adeziune) si in eliminarea antigenelor (imunoglobuline, perforine).

Organele limfoide primare

La mamifere, sunt reprezentate de maduva osoasa, timusul, ficatul embrionar si la pasari de bursa lui Fabricius. In aceste organe se formeaza celulele implicate in formarea raspunsului imun, se dezvolta si ajung la maturitate, cand isi castiga competenta imunologica.

Maduva osoasa este un organ central (primar) implicat in ontogeneza celulelor care participa la formarea raspunsului imun, precum si a altor celule. Este prezenta si functionala din punct de vedere anatomic la nivelul oaselor animalelor tinere (hematoformatoare) si numai la nivelul oaselor plate (stern, vertebre, osul iliac, coaste) la animalele adulte. Este dispusa in spatiile oaselor spongioase, fiind formata din tesut conjunctiv reticular, bogat vascularizat. In maduva osoasa se gasesc celule reticulare, macrofage si celule adipoase. Principala functie a sa consta in formarea si maturarea celulelor apartinand mai multor linii, avand ca punct de plecare celula susa pluripotenta. Aceste linii celulare sunt reprezentate de

linia granulocitara (leucocitele polimorfonucleare);

linia eritroida (din care deriva eritrocitele);

linia megakariocitara (trombocitele);

linia monocitara (monocitele, macrofagele);

linia limfoida (limfocitele).

O clasificare alternativa include o linie comuna mieloida, din care se formeaza atat granulocitele, cat si monocitele - macrofagele. Limfocitele T isi definitiveaza procesul de maturare in timus. Limfocitele B se matureaza la mamifere in maduva osoasa, iar la pasari in bursa lui Fabricius. Procesul de diferentiere si maturare a celulelor in maduva osoasa este stimulat de unele citokine (CSF-factori de stimulare a coloniilor celulare, interleukina-3, interleukina-7, interleukina-9, interleukina-11 etc). Principalele imunodeficite primare implica disfunctii ale diferentierii celulare la nivelul maduvei osoase.

Timusul este un organ central (primar), in care are loc formarea limfocitelor T, este alcatuit din lobuli, despartiti prin septuri de tesut conjunctiv, constituiti la randul lor dintr-o zona corticala exterioara si o zona medulara interioara. Zona corticala este bogata in celule limfoide tinere (timocite), iar zona medulara in celule epiteliale, cu rol in procesul de diferentiere si evolutie a timocitelor spre celule functionale. In reteaua epiteliala din zona medulara se gasesc celule bogate in antigene de clasa II MCH (limfocite B, limfocite T activate, macrofage - monocite, celulele epiteliului timic, celule dendritice, celule Langerhans) care "invata" precursorii limfocitari sa deosebeasca "propriu" si "strain". Tot aici exista si corpusculii Hassal, bogati in celule epiteliale degenerate. Limfocitele "educate" in timus reprezinta clasa celulelor T-dependente sau limfocitele T, care au un rol major in procesul de aparare imuna. Din punct de vedere al pozitiei anatomice, timusul se gaseste in portiunea anterioara a cavitatii toracice, in apropierea sternului, fiind primul organ limfoid care apare in embriogeneza. Exista trei tipuri de timus

toracal, la carnivore si om

cervico-toracal, la suine, rumegatoare, ecvine

cervical la cobai si pasari.

Timusul creste la om pana la varsta de 15 ani, la soarece pana la 2 luni, iar la bovine pana la pubertate, dupa care involueaza insa nu dispare complet, mentinandu-si functiile secretorii. Timectomia neonatala altereaza raspunsul fata de antigenele timodependente, dar nu si fata de cele timoindependente. Atimia congenitala se soldeaza cu grave alterari imune, incompatibile cu viata. Animalele atimice postnatal nu pot dezvolta reactii de rejectie de grefa, nu pot forma anticorpi fata de antigenele timodependente, scad in greutate, prezinta diaree profuza si fac infectii severe cu germeni conditionat patogeni. Sub influenta hormonilor de crestere si a celor tiroidieni timusul creste in greutate, iar sub influenta varstei, hormonilor sexuali, a glucocorticoizilor etc timusul scade in greutate. Timusul este implicat in desfasurarea unor fenomene patologice ale sistemului imun, mai ales in imunodeficitele celulare primare si secundare, caracterizate prin perturbarea sau chiar anularea mecanismelor raspunsului imun mediat celular.

Bursa lui Fabricius este un organ central (primar) care se gaseste la pasari si se dezvolta atat in timpul perioadei embrionare, cat si dupa ecloziune, dupa care involueaza. Reprezinta o piesa modificata a intestinului, se afla langa cloaca si este alcatuit din pliuri, directionate spre lumenul intestinal. Apare la embrioni de gaina, in ziua 20 de incubatie. In structura sa se evidentiaza o zona corticala si o zona medulara. In bursa are loc procesul de instruire a unei clase de limfocite, care vor raspunde la stimuli antigenici prin sinteza de anticorpi, clasa denumita "B". Bursectomia atrage dupa sine incapacitatea organismului de a sintetiza anticorpi (imunitate mediata umoral). La mamifere echivalentul bursal este reprezentat de maduva osoasa (adulti) si ficatul embrionar (fetus). In cadrul patologiei sistemului imun bursa Fabricius este implicata in imunodeficitele caracterizate prin disfunctii ale limfocitelor B. In bursita infectioasa aviara, produsa de un Birnavirus, se inregistreaza modificari morfologice ale bursei si reducerea semnificativa a mecanismelor raspunsului imun mediat prin anticorpi.

Ficatul embrionar este, in etapele timpurii ale dezvoltarii embriofetale, furnizor de celule susa multipotente pentru toate elementele figurate ale sangelui. Unii autori considera ca ficatul embrionar ar juca rol in ontogeneza limfocitelor B. Rolul ficatului embrionar este ulterior preluat de maduva osoasa.

Organele limfoide secundare

Splina este un organ periferic (secundar) in care se desfasoara procese majore ale raspunsului imun mediat celular si prin anticorpi, impreuna cu alte functii importante, cum ar fi fagocitoza unor structuri straine, eliminarea celulelor sanguine imbatranite si depozitarea trombocitelor. Se gaseste in portiunea laterala a abdomenului, langa stomac si diafragma. Are o capsula de colagen, cu fibre de muschi netezi si tesut conjunctiv care patrund in parenchim ca niste travee, rezultand o retea reticulara ce formeaza suportul pentru celulele care o populeaza.

Parenchimul splenic este alcatuit din pulpa rosie, cu corzi marginite de macrofage, unde sunt distruse eritrocitele si pulpa alba, bogata in tesut limfoid, dispuse ca niste mansoane in jurul unei arteriole centrale, cu macrofage si limfocite T periarteriolar (aria timodependenta) si limfocite B, dispuse periferic, formand nodulii limfatici (foliculii splenici sau corpusculii Malpighi). In pulpa alba se gasesc centrii germinativi, bogati in macrofage si celule dendritice, cu zone periferice B dependente. In ariile T si B, sunt "zone marginale", la nivelul carora se gasesc macrofage specializate, care impreuna cu celulele dendritice prezinta antigenul limfocitelor B, precum si plasmoblasti si plasmocite. Plasmocitele trec in pulpa rosie fornata din sinusuri tapetate de macrofage, din limfocite plasmocite etc.

Splina este organul major implicat in raspunsul imun fata de antigenele transportate prin circulatia sangvina. Mecanismele raspunsului imun care evolueaza in acest organ sunt afectate in imunodeficite si unele boli microbiene.

Limfonodurile reprezinta un sistem de formatiuni anatomice periferice (secundare) in care se realizeaza principalele mecanisme ale raspunsului imun. Sunt situate in cadrul sistemului limfatic si constituie situsurile in care se acumuleaza antigenele transportate de la locurile de intrare ale acestora, prin vasele limfatice.

La exterior, limfonodurile prezinta o capsula fibroasa prin care patrund vasele limfatice, de unde limfa ajunge in sinusul subcapsular. In alcatuirea lor intra: corticala, la exterior, in care se afla foliculii limfoizi, cu centri germinativi in portiunea centrala si zone manta, la periferie (foliculii lipsiti de centri germinativi se numesc primari, iar cei cu centri germinativi se numesc secundari); medulara, in interior, contine un numar mai mic de limfocite si macrofage. Limfa care patrunde in sinusul subcapsular circula prin corticala si medulara, parasind limfonodurile printr-un vas eferent situat in hil.

Limfonodurile au o circulatie sangvina constituita din vase aferente si eferente. Foliculii sunt formatiuni care contin celule B. In centrii germinativi, celulele B stimulate prolifereaza si se diferentiaza in plasmocite care sintetizeaza anticorpi. La nivelul acestor centri se gasesc celule prezentatoare de antigen - celule dendritice foliculare. Plasmocitele mature migreaza in afara limfonodurilor, populand diverse tesuturi.

Limfocitele T se gasesc mai ales in ariile parafoliculare din structura corticalei. Celulele T nestimulate (virgine) patrund in limfonoduri prin vasele limfatice sau prin venule cu endoteliu inalt. Celulele dendritice interdigitate si alte celule accesorii din aceste zone prezinta antigenele limfocitelor T. In limfonoduri se desfasoara procesele de aparare fata de antigene exogene, de diverse origini. In imunodeficite sunt afectate mecanismele raspunsului imun care se desfasoara in aceste organe.

Sistemul imun al mucoaselor

Epiteliul mucos reprezinta o bariera care delimiteaza mediul intern de cel extern si este o prima linie importanta de aparare. Este denumit si tesut limfoid asociat la mucoase (MALT - mucosal associated lymphoid tissue), fiind reprezentat de totalitatea celulelor care participa la realizarea raspunsului imun fata de diverse antigene. Se gaseste la nivelul unor mucoase: digestiva, respiratorie, genitala etc. Sistemul de tip MALT cel mai important se gaseste la nivelul mucoasei digestive si este bine reprezentat in lamina propria (stratul mucos situat sub membrana bazala a epiteliului digestiv), placile Peyer (placile limfoide din ileon) si in stratul epitelial.

Limfocitele sunt celulele implicate in raspunsul imun din tractul gastrointestinal. Limfocitele intraepiteliale sunt mai ales celule T, predominand cele citotoxice-supresoare (CD8+), care sunt specializate in recunoasterea antigenelor prezente in tractusul gastrointestinal.

Limfocitele din lamina propria sunt majoritatea celule Th (CD4+), fiind dominante cele activate. Se mai gasesc limfocite B, plasmocite, macrofage, eozinofile si mastocite. Formatiuni similare placilor Peyer din intestinul subtire sunt prezente in apendice, in alte segmente ale tractusului gastrointestinal si aparatul respirator. In centrul placilor sunt foliculi si centri germinativi, cu numeroase limfocite B. Regiunile interfoliculare contin celule Th. La suprafata se gasesc celule M (membranare), cu proprietati pinocitare si cu rolul de transportori ai moleculelor antigenice din lumenul intestinal in tesuturile subepiteliale.

Toate componentele MALT sunt conectate intre ele, cu limfonodurile regionale si cu circulatia sistemica. Un rol important in apararea mucoaselor impotriva unor agenti patogeni il au anticorpii din cadrul izotipului IgA. In intestin acestia sunt secretati de catre plasmocitele din placile Peyer, sau sunt transferati pasiv, prin colostru si lapte. Imunoglobulina A (IgA) din cadrul sistemului imun al mucoaselor este o molecula dimerica , alcatuita dintr-un lant de legatura (j=joining) precum si dintr-o componenta secretorie, o proteina cu functie de transport a IgA in lumenul intestinal.

Sistemul imun cutanat

Pielea, avand suprafata cea mai mare, reprezinta principala bariera fizica dintre organism si mediul inconjurator. Este un participant activ in procesele de aparare, cu capacitatea de a genera si sustine mecanisme de aparare specifice si nespecifice (inflamatorii). Multi antigeni, reprezentati de bacterii, virusuri, fungi, ectoparaziti, sau alergeni, substante iritante de contact, reagenti de diagnostic si vaccinuri patrund in organism prin piele, determinand o multime de raspunsuri imune initiate la acest nivel. Componentii principali ai sistemului imun cutanat sunt reprezentati de

keratinocite (celulele epiteliale ale epidermei), care sintetizeaza si elibereaza citokine (molecule sintetizate si eliberate de celule ale sistemului imun si de alte celule, cu functii de mediatori implicati in numeroase mecanisme ale raspunsului imun natural si adaptativ) active reprezentate de interleukine, factorii de necroza tumorala, factori de stimulare a hematopoezei, dar si de molecule cu actiune chemotactica si activatoare asupra leucocitelor. Ca urmare a activarii keratinocitelor de catre interferonul (IFN)-gamma, acestea vor expune la suprafata lor molecule CMH (ale complexului major de histocompatibilitate) - clasa a II-a;

celule Langerhans, derivate din celulele maduvei osoase si localizate in portiunea suprabazala a epidermei, cu functia de celule prezentatoare de antigen;

limfocite intraepidermice, prezente in piele sub forma unei populatii mici, in majoritate sub forma limfocitelor T(CD8+), care pot exprima un set mult mai restrans de receptori pentru antigen;

limfocitele dermice, ajutatoare si supresoare, localizate indeosebi in jurul vaselor sangvine. In majoritatea lor sunt celule activate, efectoare sau de memorie. Limfocitele T cutanate sunt reprezentate de doua populatii si anume cele care exprima receptori celulari de tip α, β, T (TCR) fiind supuse circulatiei si cele recent identificate, γ, δ, T (care exprima receptori γ, δ, TCR ), care desi sunt considerate mai primitive, situate periferic, fac parte din prima linie de aparare si sunt din abundenta in situsurile cutanate si mucoase;

macrofagele dermice, putine la numar, cu rol in captarea antigenelor straine.

Atunci cand in tesutul cutanat patrund antigene straine, intervin trei populatii de celule prezentatoare de antigen, si anume:

celulele Langerhans, principalele participante la faza de recunoastere a antigenelor. Acestea leaga antigenul la suprafata lor si il prelucreaza, dupa care il transporta, migrand din epiderm in vasele limfatice, iar de aici in limfonodulii regionali. Aceste celule Langerhans, care acum sunt denumite celule dendritice interdigitate, prezinta antigenul celulelor T (CD4+).In starea lor de repaus, fara stimulare extrinseca, celulele dendritice sunt cele mai puternice celule prezentatoare de antigen din organism. Celulele Langerhans diferentiate in celule prezentatoare de antigen pe parcursul acestei migrari, dovedesc faptul ca limfocitele T sunt activate in limfonoduli si nu in piele, pe unde antigenul patrunde;

macrofagele dermice, care prezinta antigenele prelucrate limfocitelor T la nivelul dermului;

celulele endoteliale din venule, care prezinta antigenele limfocitelor T, tot la nivelul dermului.

Unele din aceste celule circula libere de la piele la sistemul vascular (sange sau limfa) prin intermediul unor mecanisme asemanatoare cu recircularea limfocitelor, contribuind la finalizarea reactiei cutanate.

Celulele si organele imunocompetente

SRH (sistemul reticulo-histiocitar) are rol esential in toate procesele imunitare, blocarea sa functionala sau distrugerea sa prin iradiere duce la scaderea si chiar prabusirea capacitatii de aparare a organismului, deci si a sintezei de anticorpi.

Timusul (mamifere) si bursa lui Fabricius (pasari) sunt organe limfoide primare, cu functii esentiale in imunogeneza. Se dezvolta timpuriu si au rol in perioada embriogenezei, in formarea si popularea cu limfocite a celorlalte organe si structuri limfoide. Extirparea lor are urmari grave, mai ales asupra capacitatii de a sintetiza imunoglobuline.

Imunoglobulinele (anticorpii)

Imunoglobulinele sunt substante de natura proteica, a caror elaborare in organism este indusa de un antigen (imunogen) sau de o haptena combinata si care reactioneaza specific cu elementul care i-a indus formarea. Anticorpii prezinta o mare diversitate structurala, comparabila cu diversitatea antigenelor pe care sunt solicitati sa le elimine din organism.

Fenomenul de formare a anticorpilor si capacitatea acestora de a reactiona cu antigenele in vivo sau in vitro reprezinta componente esentiale ale raspunsului imunitar umoral, care se afla la baza fenomenului de aparare imuna.

Anticorpii sunt sintetizati de catre limfocitele B mature, care se diferentiaza ca urmare a primirii unui stimul antigenic in plasmocite. In genomul plasmocitelor activate se realizeaza restructurari incadrate in ciclul celular, avand drept urmare proliferarea (diviziunea intensa) si sinteza acestor proteine specifice denumite anticorpi.In functie de efectul asupra anitigenului, denumirea anticorpilor poate varia si anume, se numesc aglutinine acei anticorpi care aglutineaza antigenul corpuscular, precipitine cei care prezinta antigenul solubil, lizine (hemolizine) cei care produc liza, opsonine care faciliteaza fagocitoza, reagine cei ce determina reactii de hipersensibilitate de tip I, si sensibilizine, acei anticorpi care sensibilizeaza suprafata unor celule facand posibila liza dependenta de complement. Anticorpii pot fi distribuiti in mod diferit, putand fi gasiti:

in citoplasma celulelor secretoare de anticorpi

pe membrana celulelor secretoare de anticorpi, unde indeplinesc rolul de receptori pentru antigen

in organele limfoide secundare si in tesuturi din cadrul sistemului imunitar al mucoaselor la mamifere;

in maduva osoasa, unde diferentierea limfocitelor B ajunge pana la stadiul de plasmocit;

la suprafata celulelor care prezinta la nivelul membranei receptori pentru fragmentul Fc al imunoglobulinelor.

Clasele de imunoglobuline

O clasa de imunoglobuline este definita in functie de determinantii izotopici situati la nivelul regiunii constante a lanturilor grele. In baza unor diferente minore in ceea ce priveste structura primara a regiunii constante, se deosebesc subclase de imunoglobuline.

Spre exemplu, IgG cuprinde patru subclase si anume: IgG₁, IgG₂, IgG₃ si IgG₄, in timp ce IgA cuprinde doar doua subclase, IgA₁ si IgA₂.

Imunoglobulinele se mai impart in tipuri si subtipuri, in functie de structura lantului usor si in grupe si subgrupe, in functie de structura regiunii variabile din lanturile usor si greu.In functie de principalele lor proprietati fizico - chimice (greutate moleculara, constanta de sedimentare, mobilitatea electroforetica, continutul in anumite componente organice etc.), de rolul indeplinit si de concentratia normala, imunoglobulinele se clasifica in cinci clase, notate in ordinea concentratiei lor astfel: IgG, IgA, IgM, IgD si IgE.

Cu toate ca sunt proteine inrudite, aceste imunoglobuline prezinta o mare heterogenitate. Indeplinesc in organism functia de anticorpi si se pot intalni sub forma de molecule libere care circulain sange, sau sub forma de receptori legati la suprafata anumitor tipuri de celule implicate in recunoasterea antigenelor (receptori pentru antigen).

Imunoglobulina G (IgG) reprezinta 70 - 80% din imunoglobulinele serice, atat la mamifere cat si la pasari. Este clasa cel mai bine reprezentata, avand o concentratie de 20 mg / ml. Mai poate fi intalnita si in limfa, lichidul ascitic, lapte si este singura imunoglobulina capabila sa traverseze placenta. Greutatea sa moleculara este de 150kDa, iar constanta de sedimentare 7S. In functie de specia de animale se diferentiaza 1 - 4 subclase de IgG notate IgG₁, IgG₂, IgG₃ si IgG₄. La soarece, spre exemplu, exista ca si la om, patru subclase, la cobai numai doua, iar la iepure si capra una singura. Reptilele si pasarile au o imunoglobulina IgG - like, numita frecvent "imunoglobulina non - IgM", functia defensiva primara revenind imunoglobulinei M. Molecula IgG - like de la aceste animale prezinta dimensiuni mari (greutate moleculara 180 kDa) si se pare ca este un precursor direct al IgG₃ de la mamifere. Moleculele de IgG apar in organism in urma stimulului antigenic secundar si sunt anticorpii principali care actioneaza in directia neutralizarii toxinelor, virusurilor, bacteriilor si au rol in procesele de fagocitoza opsonica, in citotoxicitatea anticorp-dependenta, precum si in activarea complementului.

Productia de IgG creste in raspunsul imun umoral secundar, realizat sau declansat in cazul repetarii unei vaccinari, sau ca urmare a repetarii contactului dintre sistemul imunitar si imunogen.

Protectia de lunga durata in urma trecerii printr-o infectie sau ca urmare a vaccinarii este asigurata de anticorpii din clasa IgG.

Cantitativ difera cu specia de animale si anume: in sangele taurinelor se gaseste in doze ce variaza intre 7 - 22 mg/ml, iar la suine 5 - 22 mg/ml. Dozarea concentratiei de IgG din ser se realizeaza prin tehnici care utilizeaza anticorpi anti-IgG (tehnica Mancini) sau prin tehnici imunoenzimatice, care utilizeaza anticorpii monoclonali. Dozare cantitativa a IgG este frecvent lipsita de importanta pentru ca, in unele afectiuni se produc modificari la nivelul subclaselor, asa cum s-a demonstrat, in infectii acute ale cailor respiratorii, cand sunt modificate subclasele IgG₂ si IgG₄, fara sa se modifice valoarea globala a IgG.

Imunoglobulina M (IgM) este cea mai raspandita, fiind prezenta la toate vertebratele, inclusiv in serul pestilor cartilaginosi. Este alcatuita dintr-o molecula giganta, pentamera, alcatuita din 5 subunitati de tip Ig, cu 10 lanturi H si 10 lanturi L si formula (L₂H₂)5. Cele 5 subunitati componente sunt legate intre ele printr-un lant suplimentar, numit lantul J (join=a uni) si o enzima care catalizeaza o reactie de schimb disulfidic. Moleculele de IgM au greutate moleculara foarte mare, de 950 - 1000 kDa si o constanta de sedimentare de 19S. Rezista la 56^oC si au o perioada de injumatatire de 5,1 zile. La om, concentratia serica de IgM este de 1,5 mg/ml, la bovine de 2,5 - 2,8 mg/ml si la suine de 1 - 1,3 mg/ml.

Functiile IgM sunt urmatoarele

reprezinta prima clasa de imunoglobuline produsa de limfocitele B imature si clasa principala secretata in cadrul raspunsului imun umoral primar

este prima clasa de imunoglobuline care se formeaza in cazul unei infectii, sau in urma unei infectii, precum si dupa prima vaccinare, deci are un rol foarte important in procesele de aparare

s-a dovedit a fi cea mai eficienta imunoglobulina in procesul de activare a complementului

cu ajutorul lantului J IgM se leaga de receptorii celulelor secretorii, putand fi transportata in secretiile mucoase, asigurand alaturi de IgA protectia mucoaselor si avand un rol secundar de imunoglobulina secretorie;

are o mare capacitate de aglutinare, de opsonizare si de liza.Structura de tip pentamer a IgM circulante nu-i permite sa difuzeze spre spatiile intercelulare tisulare si nu poate sa strabata placenta la om, dar la unele specii de animale are posibilitatea sa o traverseze.

Imunoglobulina A (IgA). Din totalul imunoglobulinelor serice IgA reprezinta 10 - 15% si este principala clasa de imunoglobuline prezenta in secretii (lapte, saliva, lacrimi, secretii intestinale si respiratorii). Aceasta clasa de imunoglobuline se gaseste in sistemul imunitar sub doua forme si anume: IgA serica si IgA secretorie.IgA serica se gaseste in ser , avand o concentratie de 1 - 2 mg/ml, o greutate moleculara de 160 kDa si o constanta de sedimentare de 7S. Functiile efectoare ale acestei imunoglobuline nu sunt pe deplin cunoscute. Se stie ca prezinta o slaba activitate ca si anticorpi fata de antigenele induse in urma imunizarii sistemice, un slab efect opsonizant si nu prezinta capacitatea de a fixa complementul. Rolul sau principal se considera a fi acela de a indeparta cantitati mici de antigene proveeenite din alimente sau din microorganismele adsorbite in circulatia generala, avand o mare importanta in procesul de aparare a organismului.

In acest mod este oprit accesul acestor antigene la celulele sistemului imun si stimularea unui raspuns mai extins care ar devia resursele de aparare de la functia lor normala si anume de protectie antiinfectioasa.

IgA secretorie se gaseste in cantitati mici in saliva, secretii traheo-bronhice, lacrimale, genito-urinare in colostru si lapte. Este sintetizata de celulele epiteliale din acinii si glandele salivare, din mucoasa cailor respiratorii, digestive, biliare, glandei mamare, uretrei, trompelor uterine etc.

Reprezinta principala clasa de imunoglobuline implicata in procesul de aparare imuna a mucoaselor, previne fixarea agentilor patogeni. Se pare ca aceasta impiedica patrunderea bacteriilor in celulele epiteliale ale mucoaselor si nu le permite fixarea pe suprafata acestor celule. Produce liza celulelor microbiene tinta prin enzime lizozomale. I se atribuie rol si in apararea antivirala, realizand complexe antigen-anticorp si blocand legarea virusurilor la nivelul receptorilor.

IgA apar in secretii ca urmare a administrarii antigenilor pe cale locala. Sunt mai putin specifice, fiind capabile sa reactioneze cu o mare varietate de antigene inrudite cu cea care a determinat imunizarea. IgA sunt secretate in colostru si in laptele matern protejand nou-nascutul, insa nu pot fi transferate prin intermediul placentei. S-a demonstrat ca IgA prezinta o activitate bactericida foarte eficienta, fiind de 8 ori mai active fata de unele bacterii ( Escherichia coli) comparativ cu IgM si de 25 de ori mai active comparativ cu IgG.

Imunoglobulina D (IgD) a fost caracterizata pentru prima oara in anul 1965 ca o proteina neobisnuita, observata la un pacient cu mielom multiplu. Este greu de depistat in serul indivizilor sanatosi din cauza concentratiei scazute si sensibilitatii ridicate fata de enzimele proteolitice. Reprezinta 0,2% din totalul imunoglobulinelor, avand o concentratie serica de doar 0,03 mg/ml. Este sub forma unui monomer, cu constanta de sedimentare de 6,6S si o greutate moleculara de 170 - 180 kDa. Se gaseste in organism sub forma de molecule solubile, care circula in plasma sanguina precum si sub forma de receptori pentru antigen, pe suprafata limfocitelor B, alaturi de IgM.

Se presupune ca IgD ar avea rol important doar la nivel celular, ca receptor pentru antigen, intervenind in procesul de diferentiere celulara si instalarea memoriei imunologice. S-au evidentiat anticorpi din aceasta clasa fata de penicilina, insulina, toxina difterica, lactoproteine etc. Prezinta sensibilitate mare fata de actiunea enzimelor proteolitice.

Imunoglobulina E (IgE) exista sub forma circulanta, de monomer, avand o greutate moleculara de 180 kDa, timp de injumatatire de 3 zile si o concentratie serica foarte redusa si anume mai putin de 0,001 mg/ml. Anticorpii acestei clase sunt cunoscuti de mult timp (din 1965, identificata in benzile de electroforeza) sub denumirea de anticorpi reaginici sau homocitotropici, sau anticorpi sensibilizanti ai pielii.

Din punct de vedere structural, molecula de IgE este alcatuita din doua lanturi grele si doua lanturi usoare, fiind foarte sensibila la actiunea temperaturii (se denatureaza la 56^oC dupa 30 de minute). Se sintetizeaza in tesutul limfoid intestinal si in caile respiratorii, nu se transmite transplacentar si nu activeaza complementul.

Prezinta un rol important in medierea reactiei de hipersensibilitate imediata (astm, soc anafilactic) si in infestatiile parazitare cu helminti. In cazul patrunderii in organism a unui alergen care este recunoscut specific de anticorpii IgE fixati pe mastocite si bazofile, se transmit semnale la acestea, care in urma degranularii elibereaza imediat si in cantitati apreciabile, amine vasoactive de tipul histaminei, serotoninei etc. Aceste substante vor determina contractia muschilor netezi si vor mari permeabilitatea vasculara generand simptomele tipice hipersensibilitatii de tip I (imediata). Acest mecanism se produce datorita afinitatii deosebite a IgE fata de receptorul Fc de pe suprafata mastocitelor tisulare si a bazofilelor circulante.

Imunoglobulinele E se pot lega si de receptorii limfocitelor si monocitelor, insa afinitatea de legare este mult mai redusa. Raspunsul imun prin anticorpi apartinand clasei E este precoce, instalandu-se imediat dupa IgM si inainte de IgG, producerea lor putandu-se prelungi luni sau chiar ani de zile.

Aceasta producere prelungita a IgE poate explica persistenta riscului anafilactic si durata lunga a manifestarilor alergice.Fiecare molecula de imunoglobulina are capacitatea de a reactiona specific cu un anumit antigen, fata de care poseda o structura complementara, numita situs de combinare.

Locusurile de cuplare cu antigenul au o structura complementara cu aceea a determinantului antigenic sau a gruparii active si se mai poate denumi paratop . Prin valenta anticorpilor se intelege numarul de situsuri de combinare existente in molecula.

Afinitatea anticorpilor masoara puterea fortelor de legatura care se stabilesc intre situsul de combinare al anticorpilor (paratop) si epitopul corespunzator de pe suprafata moleculei de antigen.

Afinitatea evalueaza compatibilitatea stereochimica dintre cele doua situsuri (epitop si paratop). Aceasta afinitate poate fi de doua tipuri : intrinseca si functionala. Afinitatea anticorpilor este determinata de doza de antigen folosita in procesul de imunizare si de intervalul de timp scurs de la declansarea acestui proces.

La administrarea dozelor mari de antigen sunt stimulate celulele antigen-reactive, care poseda receptori pentru antigen cu afinitate mica. Este stimulata in acest caz sinteza de anticorpi cu afinitate scazuta. In cazul administrarilor de doze mici de antigen se produc anticorpi cu afinitate mare, deoarece sunt stimulate celulele antigen - reactive, cu afinitate mare pentru antigen.

Aparitia anticorpilor cu afinitate mare in cursul imunizarii cu o doza unica de antigen se explica prin scaderea cantitatii de antigen din organism si prin activarea celulelor cu receptori pentru antigen cu afinitate mare.

Antigenele

Antigenele reprezinta structuri chimice care reactioneaza cu receptorii specifici ai limfocitelor T (TCR) si cu receptorii specifici ai limfocitelor B (BCR), sau cu imunoglobulinele secretate.

Proprietatea antigenelor de a se combina specific cu receptorii de suprafata ai limfocitelor T sau B poarta denumirea de antigenitate. Imunogenele reprezinta structuri chimice care dupa recunoasterea lor de catre sistemul imun, pot induce declansarea unui raspuns imun specific detectabil. Aceasta proprietate poarta denumirea de imunogenitate. Toate imunogenele, de altfel, au proprietatea de antigenitate, insa nu toate antigenele sunt si imunogene.