Raspunsuri Imune mediate celular

Raspunsuri Imune mediate celular

Raspunsurile imune mediate celular si cele mediate umoral au roluri diferite in protectia gazdei.

Protectia prin anticorpi se adreseaza patogenilor aflati in afara celulelor. Principalul rol al imunitatii celulare este acela de a detecta si elimina patogenii intracelulari. Imunitatea celulara poate detecta si elimina de asemenea celule cum ar fi celulele tumorale, care au suferit modificari genetice sau care exprima antigene care nu sunt caracteristice celulelor normale.

Imunitatea celulara este asigurata atat de catre celule specifice cat si ne-specifice. Celulele specifice includ limfocitele T citotoxice (T_c sau CTL) CD8+ si limfocitele T helper CD4+ secretante de citokine, care mediaza reactia de hipersensibilitate de tip intarziat (DTH - delayed type hypersensitivity).

Celulele ne-specifice includ celulele NK, precum si celule ne-limfoide cum ar fi macrofagele, neutrofilele si eosinofilele. Activitatea tuturor acestor celule, specifice sau ne-specifice pentru antigen, depinde de concentratia locala a unor diverse citokine. Limfocitele T, celulele NK si macrofagele sunt cele mai importante surse de citokine.

Chiar daca imunitatea umorala si cea celulara au caracteristici diferite, ele nu actioneaza complet independent una de cealalta. Macrofagele, celulele NK, neutrofilele, eosinofilele pot actiona asupra tintelor prin intermediul receptorilor Fc care leaga anticorpii atasati la acestea.

Raspunsurile efectorii

Ne putem da seama cu usurinta de importanta raspunsurilor efectorii atunci cand exista o deficienta a acestora.

Sindromul di George este o afectiune congenitala in care, printre altele, timusul nu se dezvolta si, ca urmare, nu se vor putea forma limfocite T. Datorita imposibilitatii de a face fata patogenilor intracelulari, copiii cu sdr. Di George sunt in pericol chiar si in situatia administrarii unor vaccinuri anti-virale cu patogeni atenuati. In general, afectiunea este mortala.

R.I. mediate celular pot fi impartite in 2 categorii majore:

1. celule efector care au un efect citotoxic direct. Acesti efectori elimina celule straine sau self alterate prin producerea unei reactii citotoxice care determina liza tintei. Celulele efector citotoxice pot fi grupate in limfocite T citotoxice antigen-specifice (CTL) si celule nespecifice cum ar fi celulele NK si macrofagele. Celulele tinta fata de care acestea sunt directionate includ celule allogenice, celule maligne, celule infectate viral si celule conjugate chimic.

2. celule efector CD4+ - subpopulatia care joaca un rol in reactiile de hipersensibilitate de tip intarziat.

Proprietati generale ale celulelor T efector

Cele 3 tipuri de limfocite T efector - T_H1, T_H2 si CTL au o serie de proprietati care le diferentiaza fata de celulele naive.

Stringente de activare

Limfocitele T aflate in diferite stadii de diferentiere vor necesita nivele diferite ale semnalului co-stimulator. Astfel, daca pentru limfocitele naive semnalul co-activator este obligatoriu pentru activare (in absenta acestuia obtinandu-se anergia), in cazul celulelor efector si a celulelor cu memorie semnalul activator se poate dovedi suficient. Chiar daca acest aspect nu este complet elucidat, exista deja o serie de explicatii. Astfel, isoforma CD45 RO, care se gaseste pe suprafata celulelor cu memorie, se asociaza mult mai bine cu complexul TCR si co-receptorii sai decat isoforma CD45 RA. Ca urmare, limfocitele T devin mai sensibile la activarea prin TCR. In plus, deoarece nu mai depind in mod esential de semnalul co-stimulator, pot fi activate si de catre complexe MHC/peptid de pe suprafata unor celule tinta sau a unor APC-uri neprofesionale, care nu prezinta moleculele B7.

Moleculele de adeziune

CD2 si LFA-1 sunt molecule de adeziune prezente pe suprafata limfocitelor T care leaga LFA-3 si respectiv ICAM. Nivelul de expresie al moleculelor de adeziune este de 2-4 ori mai mare pe suprafata celulelor efector decat pe suprafata celulelor naive, ceea permite o legare mult mai eficienta la suprafata APC-ului sau a unor diverse tinte celulare care au nivele scazute de molecule de adeziune.

Interactiunea initiala dintre limfocitul T efector si APC sau celula tinta este slaba, oferind posibilitatea TCR-ului sa scaneze membrana si sa detecteze eventuale peptide specifice prezentate de catre MHC. Daca nu este gasit un astfel de peptid, limfocitul T se desprinde de membrana celeilalte celule. Din contra, recunoasterea unui complex MHC/peptid conduce la transmiterea unui semnal care are ca rezultat si cresterea afinitatii LFA-1 pentru moleculele ICAM. Ca urmare, limfocitele T_H1 raman strans legate de suprafata macrofagelor, limfocitele T_H2 raman strans legate de suprafata limfocitelor B, iar limfocitele T citotoxice se leaga strans la suprafata celulelor tinta.

Expresia de molecule efector

Limfocitele T efector exprima o serie de molecule care pot fi membranare sau solubile. Cele membranare apartin familiei TNF (tumor necrosis factor) si includ FasL (pe suprafata CTL), TNF-β pe suprafata limfocitelor T_H1 si CD40L pe suprafata limfocitelor T_H2.

Fiecare populatie de celule T efector secreta de asemenea un panel distinct de factori solubili. Astfel, CTL secreta citotoxine (perforine si granzime), precum si citokinele IFN-γ si TNF-β. Limfocitele T_H1 si T_H2 secreta seturi distincte de citokine. La acestea se adauga Th3, care produc produc TGFβ si Tr1 care produc IL-10. Treg (T reglatorii) naturale apar in timus si prezinta CD4+, CD25+, Foxp3+. Limfocitele reglatorii inductibile se dezvolta in conditi particulare de expunere subliminala la antigen si/sau co-stimulare; aceste celule se diferentiaza in Th3 sau Tr1 dupa activare si pot fi CD4+ sau CD8+.

FasL, perforinele si granzimele mediaza distrugerea tintei de catre CTL. TNF-β atasat la membrana si IFN-γ si GM-CSF solubile determina activarea macrofagelor de catre limfocitele T_H1. CD40L si IL-4, IL-5 si IL-6 solubile joaca un rol in activarea limfocitelor B de catre limfocitele T_H2.

Limfocite T citotoxice

CTL sunt generate ca urmare a activarii limfocitelor T citotoxice. Aceste celule efector au capacitati litice si au o importanta esentiala in recunoasterea si eliminarea celulelor self alterate (celule infectate viral, celule tumorale), precum si in respingerea grefelor. In general, CTL sunt CD8+, deci sunt MHC I restrictate; in cazuri rare exista si CTL CD4+, deci MHC II restrictate. Dat fiind faptul ca aproape toate celulele nucleate din organism exprima MHC I, CTL pot recunoaste si distruge aproape orice celula alterata.

Raspunsul CTL poate fi impartit in doua etape:

in prima faza, limfocitele Tc naive sunt activate si se diferentiaza in CTL efectorii functionale

in a doua faza, CTL efectorii leaga complexele MHC I/antigen de pe suprafata celulelor tinta si o distrug.

CTL efector sunt generate din precursori CTL

Limfocitele Tc naive nu sunt capabile sa ucida celule tinta si de aceea sunt denumite precursori CTL, tocmai pentru a arata ca dpdv functional sunt imature. Aceste celule se vor diferentia in CTL functionale doar dupa activare. Generarea de CTL functionale pare sa necesite de asemenea 3 semnale de activare:

1. un semnal specific, transmis prin complexul TCR, ca urmare a recunoasterii complexului MHC I-Ag;
2. un semnal co-stimulator, transmis prin intermediul moleculei CD28, care se leaga la molecula B7 de pe APC
3. un semnal indus de actiunea IL-2 asupra receptorului de mare afinitate pentru IL-2 care conduce la proliferarea si diferentierea precursorilor in CTL efector.

Limfocitele Tc ne-activate nu secreta IL-2 si nu exprima IL-2R, nu prolifereaza si nu au activitate citotoxica. Activarea antigenica este cea care induce expresia de IL-2 R si, intr-o masura mai mica, sinteza de IL-2. In unele cazuri, cantitatea de IL-2 secretata de catre CTL activate de catre Ag s-ar putea sa fie suficienta pentru a induce propria proliferare si diferentiere (in special in cazul CTL cu memorie, care au necesitati de activare mult mai scazute decat celulele naive). In general insa, majoritatea precursorilor CTL necesita IL-2 suplimentar, produs de catre limfocitele T_H1 care prolifereaza si astfel se diferentiaza in CTL efector. Exprimarea IL-2R doar dupa activarea de catre complexul MHC I/Ag face ca doar precursorii CTL specifici sa sufere expansiunea clonala si achizitia citotoxicitatii.

Proliferarea si diferentierea atat a limfocitelor T_H1 activate cat si a precursorilor CTL depind de IL-2. Dupa indepartarea Ag-nului, nivelul de IL-2 scade, ceea ce induce apoptoza acestor celule si terminarea raspunsului imun.

Rolul limfocitelor T_H1 in generarea de CTL din precursori nu este complet cunoscut, dar este putin probabil ca T_H1 si CTL sa interactioneze direct. Cu toate acestea, co-stimularea prin IL-2 este foarte importanta in transformarea precursorilor CTL naivi in celule efectorii, iar limfocitele T_H1 sunt furnizorii principali ai acestei citokine. In plus, T_H1 ar putea induce stimularea expresiei de molecule co-stimulatoare pe suprafata APC. In acest fel, T_H1 ajuta precursorii CTL sa se divida si sa se diferentieze prin generarea unui nivel adecvat de co-stimulare.

CTL ucid celulele prin 2 modalitati

Etapa efectorie a raspunsurilor CTL implica secvente de evenimente bine puse la punct care incep prin formarea unui conjugat efector-tinta, continua cu atacarea membranei, disocierea CTL de tinta si distrugerea celulei tinta.

Cand un CTL antigen-specific este incubat cu o tinta potrivita, cele doua celule interactioneaza si formeaza un conjugat. In cateva minute, este declansata o etapa energofaga, Ca-dependenta, in care CTL programeaza celula tinta pentru moarte. Apoi, CTL se disociaza de tinta si se va lega de o alta tinta. Intr-o perioada oarecare de timp (de cateva ore), celula tinta moare prin apoptoza.

Complexul TCR/CD3 recunoaste complexul MHC I-Ag de pe suprafata celulei tinta. Dupa aceasta recunoastere specifica a antigenului, LFA-1 de pe suprafata CTL se leaga cu moleculele ICAM de pe suprafata celulei tinta, conducand la formarea conjugatului. Activarea mediata de catre Ag a CTL converteste LFA-1 dintr-o molecula cu aviditate scazuta intr-una cu aviditate crescuta. Datorita acestui fenomen, CTL adera si formeaza conjugatele numai cu celulele tinta potrivite, care expun pe suprafata antigenul prezentat de catre MHC I. LFA-1 ramane ca molecula cu aviditate crescuta timp de 5-10 minute dupa activarea mediata de antigen, dupa care se intoarce in starea de aviditate scazuta. Aceasta scadere a aviditatii ar putea facilita disocierea CTL de celula tinta.

Studiile de microscopie electronica efectuate asupra CTL in cultura au relevat prezenta de granulatii de stocare intracelulara electrono-dense. Analiza continutului lor a aratat prezenta unor monomeri de 65 kDa ai unei proteine formatoare de pori numita perforina precum si a unei serii de serin-proteaze numite granzime (sau fragmentine). Precursorii CTL nu au astfel de granule si perforine; granulele citoplasmatice apar doar dupa activare, continand monomeri de perforina nou-sintetizati.

Imediat dupa formarea conjugatului CTL-celula tinta, aparatul Golgi si granulele de depozit se reorienteaza in interiorul citoplasmei CTL pentru a se concentra in proximitatea jonctiunii cu celula tinta. Monomerii de perforina si granzimele sunt eliberate prin exocitoza in spatiul de jonctiune dintre efector si tinta. Cand perforinele intra in contact cu membrana celulei tinta, sufera o modificare conformationala prin care isi expun domeniul amfipatic care se insera in membrana celulei tinta. Monomerii polimerizeaza in prezenta Ca²⁺ si formeaza pori cilindrici cu un diametru interior de 5-20 nm. Perforinele CTL prezinta o anumita homologie de structura cu compusul C9 al sistemului complement, iar porii membranari formati de catre perforina sunt similari cu cei formati de catre sistemul complement.

Formarea porilor in membrana celulei tinta reprezinta o maniera prin care granzimele pot penetra. Multe celule tinta au pe suprafata receptorul pentru manoza 6 fosfat, care se leaga la granzima B. Complexele granzima B-receptor pentru manoza 6 fosfat sunt internalizate si vor ajunge in interiorul veziculelor. In acest caz, perforinele sunt necesare pentru eliberarea de granzime B din vezicule, in citoplasma celulei tinta.

Odata ce a penetrat in citoplasma celulei tinta, granzima B initiaza o cascada de reactii care conduc la fragmentarea ADN-ului celulei tinta in oligomeri cu lungimi de cca. 200 de baza azotate. Acest tip de fragmentare a ADN-ului este tipica pentru apoptoza. De vreme ce granzimele sunt proteaze, ele nu pot fragmenta in mod direct ADN-ul, ci mai degraba activeaza o cale apoptotica in interiorul celulei. Acest proces apoptotic nu pare sa necesite mARN si sinteza de proteine nici in CTL si nici in celula tinta. La doar 5 minute de la contactul cu CTL, celula tinta incepe sa prezinte fragmentarea ADN-ului. Trebuie remarcat ca si ADN-ul viral din celulele tinta infectate cu virusuri este fragmentat in cursul acestui proces. Aceasta observatie arata ca liza celulara mediata de catre CTL nu numai ucide celula infectata, dar distruge si ADN-ul viral din aceste celule, iar fragmentarea rapida a ADN-ului previne replicarea virala si asamblarea acestuia in perioada imediat premergatoare distrugerii celulei infectate.

Unele CTL foarte puternice s-au dovedit a nu avea nici perforine si nici granzime. In acest caz, citotoxicitatea este mediata de catre Fas. Aceasta este o proteina transmembranara care face parte din familia TNF receptor. Fas poate transmite un semnal ce conduce la moartea celulara atunci cand este legat de catre ligandul sau natural FasL. Acesta este membru al familiei TNF si se gaseste pe membrana CTL, iar interactiunea Fas-FasL declanseaza moartea celulei tinta prin apoptoza.

Indiferent de maniera de initiere - granzime si perforine sau Fas-FasL, rezultatul este reprezentat de activarea unei cai de semnalizare care culmineaza cu moartea celulei tinta prin apoptoza. O trasatura a mortii celulare prin apoptoza este implicarea unei familii de caspaze (cistein-proteaze), care cliveaza dupa un reziduu de acid aspartic. Numele de caspaza incorporeaza toate aceste elemente: cisteina, aspartat proteaza. In mod normal, caspazele sunt prezente in celule ca proenzime inactive - procaspaze - care necesita clivajul proteolitic pentru conversia in forma activa. Au fost decoperite mai mult de 12 caspaze, fiecare cu o alta specificitate. Clivarea unei procaspaze produce un initiator activ al caspazelor, care va cliva alte procaspaze si astfel le va activa activitatea proteolitica. Rezultatul final este dezasamblarea ordonata si sistematica a celulei.

CTL utilizeaza granzimele si FasL pentru a initia cascada caspazelor la nivelul tintelor lor. Granzimele introduse in celula tinta mediaza proteoliza care activeaza un initiator al caspazelor. In mod similar, legarea Fas de pe suprafata tintei determina activarea unui initiator al caspazelor in celula tinta. Fas este asociat cu o proteina numita FADD (Fas associated protein with death domain), care la randul ei se asociaza cu o procaspaza a caspazei 8. Consecutiv legarii Fas, procaspaza 8 este convertita in caspaza 8 si initiaza o cascada apoptotica. Rezultatul final al actiunii perforinelor/granzimelor si caii mediate de Fas este reprezentat de activarea unei cai dormante a mortii celulare, prezente in celula tinta.

Celulele Natural Killer

Aceste celule au fost descoperite accidental, la soareci care prezentau tumori si care erau in fapt utilizati drept controale, dar care au dovedit a prezenta o activitate citolitica spontana a celulelor tumorale. Au fost denumite Natural Killer datorita activitatii lor citotoxice nespecifice. Sunt implicate in apararea imuna impotriva virusurilor, si tumorilor. Deoarece celulele NK secreta un numar important de citokine, joaca un rol reglarea imuna si influenteaza atat imunitatea innascuta cat si cea adaptativa. Productia de IFN-γ de catre NK poate afecta participarea macrofagelor prin activarea capacitatilor fagocitice si microbicide ale acestora. IFN-γ secretat de catre celulele NK poate influenta diferentierea limfocitelor in T_H1 versus T_H2 prin efectele inhibitorii asupra ultimelor si poate stimula dezvoltarea limfocitelor T_H1 prin inducerea secretiei de IL-12 de catre macrofage si celulele dendritice.

Celulele NK sunt implicate in raspunsurile precoce din infectiile cu anumite virusuri si bacterii intracelulare. Activitatea lor este stimulata de IFN-α, IFN-β si IL-12. In cursul unei infectii virale, nivelul acestor citokine creste rapid, urmat de un val de celule NK, care atinge un maximum in cca. 3 zile. Celulele NK reprezinta prima linie de aparare impotriva infectiilor virale, controland replicarea virala in timpul perioadei necesare pentru activarea, proliferarea si diferentierea precursorilor CTL in CTL functionale (aprox. ziua 7).

NK si limfocitele T au unele caracteristici comune.

Celulele NK sunt celule limfoide derivate din maduva osoasa, care prezinta un progenitor comun cu limfocitele T; lineajul celulelor NK nu este insa complet cunoscut.

Exprima pe suprafata o serie de molecule care se gasesc si pe monocite si granulocite, dar si unele caracteristice limfocitelor T. Diferite celule NK exprima seturi diferite de molecule. Nu se stie daca aceasta heterogenicitate reflecta existenta unor subpopulatii de celule NK sau stadii diferite de activare sau maturare. Printre aceste molecule mentionam CD2, lantul β al IL-2R si (pe aproape toate celulele NK) CD16 (FcγR III), un receptor pentru regiunea Fc a IgG.

In ciuda unor similaritati cu celulele T, celulele NK nu se dezvolta (in intregime) in timus. De asemenea, in celulele NK nu exista rearanjari genice, ceea ce face ca aceste celule sa nu prezinta receptor pentru antigen.

In functie de prezenta a 2 molecule cheie, CD16 si CD56 (N-CAM), celulele NK pot fi clasificate in:

A)   CD16+ CD56 dim

B)   CD16-, CD56 bright.

CD16+ CD56 dim reprezinta 10-15% din totalul limfocitelor si este astfel principala populatie din sg. periferic

CD16- CD56 bright se gaseste in proportie de 0,5% in sangele periferic, dar este principala populatie in endometru: 20% in endometrul proliferativ, creste la 40-50% in faza secretorie si atinge un maximum de 70-80% in decidua precoce. Pana la 40% din NK-urile uterine (uNK) izolate din endometrul din faza secretorie tardiva exprima markerul Ki67, ceea ce sugereaza un proces proliferativ local, care sa explice cresterea dramatica a numarului lor (aceasta fiind cel putin una dintre explicatii)

In functie de citokinele secretate, celulele NK au fost numerotate astfel incat sa existe o paralela cu limfocitele T. Astfel, celulele imature NK2, care produc IL-5 si IL-13, se diferentiaza in NK0, care produc atat citokine de tip 1 cat si de tip 2, iar la sfarsit se diferentiaza in celule NK1 care produc IFNγ. In plus, ar exista celule NK3 si NKr1, celule cu functie reglatoare.

La acestea se adauga subpopulatia NKT, celule care au caracteristici comune limfocitelor T si celulelor NK. Prezinta TCR, dar acesta interactioneaza cu molecula CD1 (HLA non-clasic, cu rol in prezentarea lipidelor). Prezinta nivele variabile de CD16, precum si alti receptori caracteristici celulelor NK si au activitate citotoxica. Odata stimulate, celulele NKT pot secreta rapid cantitati mari de citokine necesare pentru sustinerea productiei de Ac, a procesului inflamator, precum si proliferarea limfocitelor T citotoxic. Aceste celule ar putea reprezenta un sistem rapid de raspuns, care sa fie capabil sa "acopere" perioada in care se dezvolta raspunsul conventional al limfocitelor Th.

Uciderea de catre NK este similara cu cu cea mediata de CTL

Celulele NK par sa ucida celule tumorale si celule infectate viral prin procese similare cu cele folosite de catre CTL. Pe suprafata NK exista FasL, care va putea induce moartea celulelor Fas+. Citoplasma celulelor NK prezinta numeroase granulatii care contin perforine si granzime. Spre deosebire de CTL, care au nevoie sa fie intai activate pentru ca granulatiile sa apara, celulele NK sunt citotoxice constitutiv, prezentand intotdeauna granulatii mari in citoplasma. Dupa ce o celula NK adera la o tinta, apare degranularea cu eliberarea de perforine si granzime la jonctiunea dintre celulele care interactioneaza. Rolul perforinelor si granzimelor in uciderea prin apoptoza mediata de NK este similar cu cel descris pentru CTL.

In ciuda acestor similaritati, celulele NK difera de CTL in mod semnificativ. Astfel, NK nu exprima receptor pentru Ag si nici CD3. In plus, recunoasterea celulelor tinta de catre NK nu este restrictata MHC. In multe cazuri, acelasi nivel de activitate citolitica este observat si in cazul celulelor singenice si alogenice. Daca in cazul CTL, un prim contact cu antigenul amplifica activitatea acestora, raspunsul celulelor NK nu genereaza memorie imunlogica.

Celulele NK au receptori activatori si inhibitori

Mecanismul prin care celulele NK pot distinge intre celulele self normale si cele alterate, in conditiile in care nu au TCR, a reprezentat multa vreme un mister. Raspunsul a venit odata cu intelegerea faptului ca NK-urile prezinta 2 tipuri (categorii) de receptori: unii furnizeaza semnale activatoare, iar altii semnale inhibitoare. In fapt exista mai multi receptori activatori si mai multe tipuri de receptori inhibitori. Balanta dintre semnalele activatoare si cele inhibitoare este mecanismul prin care celulele NK "disting" intre self si non-self (celule sanatoase de celule infectate sau maligne). Trebuie de asemenea mentionat ca semnale activatoare aditionale pot fi furnizate prin intermediul unor factori solubili. Acestia includ IFN-α, IFN-β, TNF-α, IL-12 si IL-15.

Natura exacta a receptorilor care produc activarea celulelor NK nu este cunoscuta. Experimental, utilizandu-se anticorpi, a putut fi demonstrata existenta unui numar mare de astfel de receptori activatori (AR), dar liganzii lor fiziologici nu sunt cunoscuti. Unii dintre AR sunt membri ai familiei lectinelor de tip C, denumite astfel deoarece prezinta domenii Ca-dependente de recunoastere a carbohidratului. NKR-P1 este un exemplu de astfel de lectina cu proprietati activatoare pentru celula NK. In plus fata de lectine, alte molecule ar putea avea proprietati activatoare, cum ar fi molecula CD2 si CD16. Desi CD16 este responsabila pentru recunoasterea mediata de Ac si uciderea tintei de catre NK, probabil ca nu este implicata in uciderea care nu este mediata de anticorpi. In plus fata de moleculele mentionate, ar mai putea fi enumerate moleculele NKp30, NKp44 si NKp46, care par sa aiba un rol semnificativ in activarea celulelor NK umane.

Informatii legate de semnalele inhibitorii au fost furnizate de experimente care studiau uciderea celulelor tumorale si a celulelor infectate viral. S-a observat astfel ca, la soarece, celulele NK ucideau preferential celulele tumorale deoarece acestea nu mai prezentau expresie de MHC I. Experimente efectuate cu o linie de limfocite B umane care era deficienta in MHC au aratat ca celulele NK lizau aceste limfocite. Dupa transformarea acestor celule astfel incat sa exprime nivele inalte de MHC I, celulele NK nu le mai ucideau. Aceste observatii au condus la concluzia ca celulele NK ucid celule care au o expresie aberanta de MHC I. De vreme ce multe celule infectate viral si multe celule tumorale au o expresie redusa de MHC I, acest model fiziologic este justificat. In plus, au fost descoperiti receptori pe suprafata celulelor NK care, daca leaga MHC, transmit semnale inhibitorii si previn uciderea, proliferarea si eliberarea de citokine.

Au fost identificate doua grupuri (familii) de receptori inhibitori. Una dintre aceste familii se numeste CLIR - C-type lectin-inhibitory receptors, iar cealalta familie se numeste ISIR - Ig superfamily inhibitory receptors, cunoscuti si sub numele de KIR - killer cel inhibitory receptor. Desi aceste doua grupuri sunt diferite dpdv al structurii chimice, sunt denumiti impreuna IRS - inhibitory receptor superfamily.

La om, receptorul CLIR este CD94/NKG2, un heterodimer cu lanturi legate printr-o legatura disulfidica, format din 2 glicoproteine, dintre care una este CD94 si cealalta este un membru al familiei NKG2. Receptorul CD94/NKG2 recunoaste HLA-E de pe suprafata potentialelor celule tinta. Deoarece HLA-E nu este transportat pe suprafata unei celule decat daca a legat un peptid derivat din HLA-A, HLA-B sau HLA-C, cantitatea de HLA-E de pe suprafata serveste drept un indicator al nivelului general de MHC de clasa I sintetizat de aceste celule. Astfel, receptorii inhibitori CD94/NKG2 nu sunt specifici pentru o particulara alela HLA; o celula normala, care exprima nivele adecvate de MHC I, va trimite in acest fel semnale inhibitorii celulelor NK.

Spre deosebire de CLIR, receptorii KIR (in numar de peste 50) sunt specifici pentru unul sau pentru un numar extrem de limitat de produsi polimorfici HLA. Spre deosebire de limfocitele B si T, celulele NK nu sunt limitate la expresia unui singur KIR ci exprima mai multe, fiecare specific pentru un MHC diferit sau pentru un set de molecule MHC foarte apropiate. De exemplu, clone de celule NK exprima un singur receptor CD94/NKG2, dar pana la 6 receptori KIR diferiti.

Deoarece semnalele inhibitorii au putere de veto asupra semnalelor activatoare, un semnal negativ de la oricare receptor inhibitor (CLIR sau ISIR), poate bloca liza celulelor tinta de catre celulele NK. Astfel, celulele care exprima nivele normale de MHC I nealterate vor evita liza de catre celulele NK.

In cadrul modelului "semnalelor opuse" de reglare a activitatii NK, receptorii activatori se leaga la liganzii de pe suprafata tintei. Acesti liganzi pot fi reprezentati de molecule cu un pattern anormal de glicozilare de pe suprafata celulelor tumorale sau celulelor infectate viral. Recunoasterea acestor determinanti de catre receptori activatori (receptorul lectin-like NKR-P1, CD2, CD16) va semnaliza celulei NK sa ucida celula tinta. Oricare dintre aceste semnale activatoare va putea fi insa anulat de un semnal de la oricare dintre receptorii IRS. In consecinta, modelul semnalelor opuse ne arata ca celulele care exprima indicatori critici ai celulelor normale (MHC I) sunt crutate, iar celulele care nu prezinta astfel de indicatori sunt ucise.

Citotoxicitatea celulara dependenta de Ac (ADCC)

Un numar de celule care au activitate citotoxica exprima pe membrana receptori Fc. Atunci cand anticorpi sunt legati specific de celulele tinta, celulele care au receptori Fc se leaga la portiunea Fc a anticorpilor si astfel la celula tinta., determinand ulterior liza acestora. Desi celulele citotoxice nu sunt specifice pentru antigene de pe suprafata celulelor tinta, specificitatea anticorpilor este aceea care directioneaza celulele citotoxice catre tinte specifice. Acest tip de citotoxicitate se numeste ADCC (antibody dependent cell mediated cytotoxicity.

Printre celulele care mediaza ADCC se numara si celulele NK, macrofagele, monocitele, neutrofilele si eosinofilele. Uciderea tintei prin ADCC implica mai multe mecanisme citotoxice, dar nu si liza mediata de complement. Atunci cand macrofagele, neutrofilele si eosinofilele se leaga la o tinta prin intermediul receptorilor Fc, aceste celule devin mai active metabolic. Rezultatul este acela ca creste cantitatea enzimelor litice din veziculele citoplasmatice - eliberarea acestor enzime la locul contactului cu anticorpul va conduce la deteriorarea tintei. In plus, monocitele, macrofagele si celulele NK activate secreta TNF care are o actiune citotoxica asupra celulei tinta. Deoarece atat celula NK cat si eosinofilul contin perforine in granulatiile lor, uciderea tintei ar putea implica si mecanisme de distrugere a membranei in care perforinele sa fie implicate, in mod similar mecanismelor descrise la CTL.

Determinarea experimentala a citotoxicitatii mediate celular

MLR - Mixed lymphocyte reaction

In anii 1960 s-a observat ca prin cultivarea limfocitelor de sobolan pe un monostrat de fibroblaste de soarece se ajunge la proliferarea limfocitelor (masurata prin incorporarea de timidina tritiata), generarea de CTL si distrugerea fibroblastelor. In anii 1970, s-a constatat ca generarea de CTL functionale se poate face si prin co-cultivarea splenocitelor allogenice intr-un sistem numit MLR. Limfocitele T dintr-o reactie MLR prolifereaza intens. Ambele populatii de limfocite T allogenice prolifereaza. Daca insa una dintre populatii este facuta neresponsiva (prin tratament cu mitomicina C sau prin iradiere), atunci doar cealalta populatie de limfocite T va prolifera (MLR one way). In aceasta ultima reactie, populatia ne-responsiva functioneaza ca un stimulator, care furnizeaza alloantigene celulelor T ce raspund. In cca. 72-96 de ore va fi generata o populatie de celule CTL functionale.

Limfocitele Th joaca un rol semnificativ, lucru demonstrat prin eliminarea selectiva a acestora cu anticorpi anti-CD4 si complement.. Inlaturarea limfocitelor Th din populatie de limfocite T care raspund va aboli MLR si va impiedica aparitia CTL. In plus fata de limfocitele Th, celule accesorii cum ar fi macrofagele sunt de asemenea necesare in MLR. Cand celulele aderente (in principal macrofage) sunt eliminate din populatia stimulatoare, raspunsul proliferativ din MLR este abolit si nu mai sunt generate CTL functionale. In absenta activarii limfocitelor Th, nu va apare deci proliferarea.

CML - Cell mediated lympholysis

Uciderea celulelor tinta este masurata prin incorporarea de Crom radioactiv. Cand CTL specifice sunt incubate 1-4 ore cu celule tinta, acestea sunt lizate si cromul este eliberat. Limfocitele T responsabile pentru CML au fost identificate prin depletarea selectiva a diferitelor subpopulatii de limfocite T. In general, activitatea CTL este restrictata la MHC I si doar ocazional la MHC II. Daca intr-o reactie MLR sunt generate CTL functionale, atunci, intr-o reactie ulterioara, acestea vor ucide direct celulele fata de care s-au activat.

GvH - graft versus host (grefa contra gazda)

Aceasta reactie se dezvolta atunci cand limfocitele imunocompetente sunt injectate intr-un recipient allogenic al carui sistem imun este compromis. Deoarece donorul si recipientul nu sunt identici dpdv genetic, limfocitele grefate incep sa atace gazda, in timp ce gazda este incapabila sa produca un raspuns imun impotriva grefei. La om, GvH apare ca o consecinta a transplantului de maduva osoasa la pacienti care au fost iradiati sau care au leucemie, imunodeficiente sau anemii autoimune. Manifestarile clinice ale GvH includ diareea, leziuni cutanate, icter, splenomegalie si, in cazurile severe, moartea. Celulele epiteliale dermice si ale tractului gastrointestinal sunt adesea necrozate.

GvH experimental este produs prin transferul de limfocite imunocompetente la animale nou nascute sau la animale iradiate. Recipientii, in special nou-nascutii, pierd in greutate. Limfocitele grefate sunt transportate catre un numar mare de organe, inclusiv splina unde incep sa prolifereze ca raspuns la moleculele MHC alogenice ale gazdei. Aceasta proliferare induce un influx de celule ale gazdei si rezulta splenomegalia. Intensitatea GvH poate fi estimata prin masurarea indexului splenic:

greutatea experimentala a splinei/greutatea totala a corpului : greutatea splinei de control/greutatea totala a corpului.

La un index de peste 1,3 se considera o reactie GvH. Splenomegalia rezulta din proliferarea atat a limfocitelor CD4+ cat si CD8+. S-a aratat ca si celulele NK joaca un rol in aceasta reactie si s-ar putea ca acestea sa fie responsabile pentru reactiile dermice si intestinale.

Limfocitele CD4+ cu memorie

Consecutiv stimularii antigenice, numarul limfocitelor CD4+ creste considerabil. In cursul RI fata de Ag, majoritatea celulelor activate vor muri prin mecanisme apoptotice. Celulele care supravietuiesc formeaza o populatie de celule care vor trai mult si sunt celule cu memorie. Dimensiunea clonei celulelor cu memorie este mai mare decat cea a celulelor naive, ceea ce de asemenea contribuie la o mai mare eficacitate a acestor celule.

Celulele cu memorie exprima unele molecule care sunt diferite de cele ale celulelor naive. Apare astfel o crestere a numarului de molecule CD44 si o scadere a numarului de molecule CD62L. A fost descrisa de asemenea trecerea de la isoforma CD45 RA la isoforma CD45RO.

Se pare ca celulele cu memorie nu au nevoie de semnalul co-stimulator obtinut prin interactiunea CD28 - B7 pentru a induce activarea deplina. Nu este clar in ce masura persistenta celulelor cu memorie necesita si persistenta antigenului, chiar si la nivele extrem de scazute.

Efectul carrier

Pentru a putea obtine recunoasterea antigenului este important ca epitopii recunoscuti de catre celulele B si cei recunoscuti de catre celulele T sa fie aceiasi in RI primare si secundare. Daca imunizarea primara se realizeaza cu un antigen care ofera epitopi pentru limfocitele B si limfocitele T, imunizarea secundara nu va apare daca epitopul pentru limfocitele B apartine acum unui antigen care nu mai are epitopul initial pentru limfocitele T. Acest fenomen apare deoarece imunizarea secundara nu activeaza un numar suficient de limfocite T specifice pentru noul epitop T pentru a permite o cooperare eficienta intre cele doua tipuri de limfocite. Acest fenomen a fost observat in cursul raspunsurilor secundare fata de haptene, care nu au putut fi generate decat daca acestea erau atasate la acelasi carrier ca si in cadrul RI primar. Din acest motiv, efectul a fost denumit "efect carrier". Efectul carrier are implicatii importante in imunizarea indivizilor cu vaccinuri peptidice, fiind obligatorie folosirea aceluiasi carrier in ambele imunizari.