IMUNITATEA. SISTEMUL IMUN. CELULELE IMUNOCOMPETENTE

IMUNITATE nereceptivitatea organismului la orice agent strin din punct de vedere genetic, inclusiv la mi/o i toxinele lor.IMUNITATE capacitatea de aprare specific a organismului fa de agresori externi (virusuri, bacterii, fungi, protozoare, toxine) ct i fa de propriile molecule i unele celule degradate sau modificate.Sarcina fundamental a imunitii distincia dintre moleculele i celulele proprii (self) i cele strine (non-self)

TIPURILE DE IMUNITATE

Ereditar (natural, de specie). Poate fi absolut (lipsa intei) sau relativ.Dobndit (achizitionata)Activ - Natural (postinfecioas) - Artificial (n urma vaccinrii) Pasiv - Natural (transplacentar, prin laptele matern) - Artificial (administrarea Ac / seruri imune sau a limfocitelor)

Imunitatea dobndit se caracterizeaz prin:

Dezvoltare lenta si manifestare tardiva (cteva zile, sptmni dupa contactul cu un antigen) Specificitate fa de antigen (capacitatea de a recunoaste si raspunde specific la numeroase substante straine, inclusiv agenti infectiosi)Memorie imunologic (capacitatea de a elabora raspuns mai rapid, mai intens si eficace la intalniri repetate cu un antigen)Lipsa reactivitii (toleran) fa de antigenele proprii Imunitatea dobndit poate fi: I. Imunitate antibacterian, antiviral, antimicotic, antitoxic, antitumoral, etc.

II. n funcie de mecanismele reaciilor imuneImunitate umoral, exercitat prin intermediul unor proteine numite anticorpi (Ac, Ig), produse de limfocitele B. Fiind secretate in sange si lichide biologice neutralizeaza si elimina microbii extracelulari si toxinele lor.Imunitate celular, eficienta in eliminarea parazitilor intracelulari sau a celulelor tumorale. Este exercitat prin intermediul limfocitelor T (citotoxicitate directa, activarea macrofagelor, celulelor NK, secreia citokinelor) III. n dependen de persistena mi/o- Imunitate steril se manifest dup eliminarea agenilor patogeni din organism (ex.:rujeol)- Imunitate nesteril nereceptivitatea se pstreaz doar n perioada aflrii mi/o n organism (tuberculoz, sifilis).

ANTIGENE substane strine (non-self) de natur endo- sau exogen capabile s declaneze un rspuns imun (umoral, celular, toleran imunologic, memorie imunologic, paralizie imunologic).Se disting:Ag de origine infecioas (bacterii, virusuri, fungi, protozoare, etc)Ag de origine neinfecioas (alimente, medicamente, polen, substane chimice, cosmetice, etc)Proprietile de baz ale Ag:Imunogenitatea capacitatea Ag de a fi recunoscut ca strin i de a induce rspuns imun specific Antigenitatea (specificitatea) capacitatea Ag de a interaciona specific cu Ac sau cu receptorul pentru Ag complementar al limfocitelor sensibilizate

Antigenele care posed ambele caractere sunt Ag complete. Cerinele fa de Ag complete:- S fie substane strine - S fie formate din gruparea carrier (purttor) i epitopi (determinante antigenice)S aib o greutate molecular de peste 10 kDaS aib structur chimic complex (proteine, polizaharide, LPZ, etc)S aib o configuraie spaial stabil

Antigenele incomplete (haptenele) posed antigenitate dar sunt lipsite de imunogenitate.

Antigenele incomplete (haptenele):Au mas molecular micPot deveni imunogene combinndu-se cu macromolecule purttoare (proteine sau polizaharide)Exemple de haptene: sruri ale metalelor grele (Cr, Ni), substane de origine vegetal, medicamente, colorani, oligonucleotide.

Superantigene molecule proteice particulare (enterotoxinele stafilococice, toxina ocului toxic stafilococic, toxina exfoliativ a stafilococilor, nucleocapsida virusului rabic), capabile s stimuleze un numr mare de limfocite T (10-40%). N 0.01%. SuperAg provoac reacii imunopatologice.

Se disting arbitrar:Ag solubile: proteine plasmatice, toxine, enzime, hormoni, etcAg figurate (celulare, corpusculare): celule, bacterii, parazii, etc.n funcie de provenien se deosebesc:- Ag heterofile Ag comune mai multor specii animale. Ex.: Ag polizaharidice Forssman, prezente n hematiile de cal, cine, oaie, cobai; sistemul Rh al eritrocitelor se ntlnete la om i maimuele Macaccus rhesus, etc

Ag heteroloage (xeno-Ag, hetero-Ag) Ag provenite din organismul altei speciiIzo-Ag (alo-Ag) Ag de grup n cadrul unei specii (sistemul ABO i Rh, clasele de Ig)Idioantigene antigenele specifice unui individ. Corespund moleculelor CMHAutoantigene Ag proprii unui organism, devenite imunogene n anumite condiii (spermatozoizii, tiroglobulina, insulina, cristalinul, esutul nervos, etc)Exoantigene (provenite din compartimentul extracelular - bacterii, fungi, protozoare fagocitate)Endoantigene (provenite din citoplasma celulelor, reprezint proteine proprii modificate sau proteine virale sintetizate de celulele macroorganismului)

Structura antigenic a celulei bacterieneAg structurale (Ag O/R somatice, LPZ, termostabile; Ag H flagelar, proteic, termolabil; Ag K capsular, termovariabil; Ag F fimbrial)

II. Ag solubile (enzime de patogenitate, exotoxine)

Antigene virale: proteine/GP de invelis, nucleoproteine, enzime

Determinantele antigenice (epitopii)Imunogenitatea este o caracteristic a ntregii macromolecule Ag. Antigenitatea (specificitatea) este determinat de anumite secvene ale Ag.Suprafee limitate din macromolecula Ag apte s se combine cu Ac specifici sau cu receptorii de pe limfocitele sensibilizate se numesc determinante antigenice sau epitopi.

La glucide epitopul este format din 4-6 monozaharide. Polizaharidele sunt formate dintr-un epitop repetat sau dintr-un numr redus de epitopi diferii. Polizaharidele sunt Ag T-independente, pot induce sinteza Ac fr intervenia TL.

Epitopul proteic este constituit din civa aminoacizi (AA).

Epitopii liniari (secveniali) sunt determinai de structura primar a AA (8-30 AA). Nu se modific la denaturarea proteinei.

Epitopii conformaionali sunt determinai de structura secundar sau teriar a moleculei proteice (juxtapoziia n spaiu a AA situai la distan). Se modific la denaturarea proteinei.

Fiecare molecul proteic reprezint un mozaic de epitopi, fie diferii, fie identici.

Proteinele sunt Ag T-dependente, deoarece ele induc sinteza Ac doar prin cooperarea dintre T i B limfocite.

Numrul de epitopi de pe o molecul imunogen reprezint valena Ag.

Sistemul Imun reprezinta un ansamblu de celule, molecule i tesuturi (organe) distribuite n tot organismul, care participa la instaurarea imunitatii. Functiile Sistemului Imun:Prevenirea infectiilor i eradicarea infeciilor declanate Recunoasterea tesuturilor si proteinelor straine si raspunsul la eleProtectie contra tumorilor

TESUTURILE SISTEMULUI IMUNOrganele centrale (primare) ale SI mduva osoas i timusul la vertebrate (ficatul n perioada embrionar), bursa Fabricius la psri. Apar primele n timpul vieii embrionare.

Rolul sursa celulelor-stem, instruirea, maturizarea i selectia celulelor imunocompetente (limfocitele T i B).

n mduva osoas se afl celulele-stem, precursori ai T i B-limfocitelor. Pre-T limfocitele migreaz ulterior n timus, unde va avea loc instruirea i maturizarea lor, devenind celule imunocompetente, capabile s recunoasc specific un singur Ag (prin achiziionarea unor receptori specifici). Instruirea si maturizarea B-limfocitelor are loc n mduva osoas. Aceste procese sunt independente de orice stimulare antigenic a organismului.Dup prsirea organelor centrale limfocitele nu mai revin aici, ele se stabilesc n organele limfoide secundare, recirculnd prin snge, limf.

Organele periferice (secundare) ale SI n ele se realizeaz contactul dintre antigen, celulele prezentatoare de antigen ( CPA) i celulele imuno-competente, cu inducerea unui raspuns imun.

Ganglionii limfatici (raspuns imun contra Ag transportate cu limfa)Splina (raspuns imun contra Ag transportate cu sangele)Formaiunile limfoide ale mucoaselor digestive i respiratorii (amigdale, plci Peyer, apendice), esutul limfoid asociat tegumentului (raspuns imun contra Ag ce penetreaza prin epiteliu)

CELULELE SISTEMULUI IMUNLimfocitele (celule imunocompetente, recunoasterea Ag)Celulele prezentatoare de Ag (CPA) (captarea si prezentarea Ag microbiene )Celulele efectoare (eliminarea microbilor)

LIMFOCITELEToate limfocitele provin din celule-stem ale maduvei osoase, cu o etapa ulterioara de maturizare si selectie.Limfocitele T si B sunt unicele celule ce poarta receptori specifici de Ag (celule imuno-competente), fiind mediatorii principali ai imunitatii dobandite

Maturizarea limfocitelor B are loc n mduva osoas prin intermediul interaciunii directe cu celulele stromei, iar n stadiile tardive sub aciunea citokinelor secretate de celulele stromale (n special IL-7). LB sunt supuse unei selectii pozitive in favoarea expresiei de receptori intacti si unei selectii negative contra recunoasterii puternice a antigenelor proprii.

In organelor limfoide secundare limfocitele B se localizeaza in foliculii cortexului extern din ganglionii limfatici, foliculii din plcile Peyer i foliculii zonei periferice din pulpa alb a splinei (arii timo-independente).

LB mature se caracterizeaz prin prezena urmtorilor receptori de suprafa:Receptorul pentru Ag (BCR). Este reprezentat de molecule de imunoglobuline monomeri de Ig M i Ig D (forma membranara de anticorpi), asociate cu doua proteine Ig si Ig. Interacioneaz cu molecule antigenice din soluii sau fixate pe membrane celulare (macromolecule native proteine, lipide, glucide, acizi nucleici, grupari chimice mici)

Receptorul pentru fragmentul Fc al IgGReceptor pentru fraciunea C3d a complementului (CR2 sau CD21)Receptori pentru interleukine (IL)Proteine ale Complexului Major de Histocompatibilitate - CMHAlte proteine specifice CD79, CD19 asociate BCR

Organismul contine 107-109 clone diferite de BL (limfocite naive), fiecare cu BCR unic. BCR recunoate antigenele dup configuraia lor. BL stimulate de Ag se multiplic i se difereniaz n celule efectoare - plasmocite secretoare de Ig (Ac) i n celule B-memorie.

Precursorii limfocitelor T migreaz n timus, unde sub influena celulelor stromale (IL-7) i a corpusculilor Hassal se difereniaz n limfocite T mature. Migraia TL din cortex spre medulara timic este nsoit de achiziia unor proteine de suprafa specifice (receptori: TCR, CD3, CD4, CD8, etc). La o etapa precoce de selectie doar limfocitele cu TCR functional vor supravietui.Dezvoltarea ulterioara a TL este caracterizat printr-o selecie pozitiv (supravieuiesc TL care recunosc moleculele Complexului Major de Histocompatibilitate (CMH) propriu). Aceste molecule sunt prezente pe suprafata celulelor dendritice si a macrofagelor din timus i sunt molecule specializate n prezentarea peptidelor.

Limfocitele T care au trecut selecia pozitiv, dar care sunt capabile s recunoasc cu afinitate inalta peptide proprii asociate cu CMH suport o selecie negativ (moarte programat prin apoptoz). Selecia const n eliminarea clonelor de limfocite potenial autoreactive (potenial reactive fa de moleculele proprii). Timusul selecioneaz utilul, ignor inutilul i distruge nocivul. ( Von Boehmer ).La etapa finala limfocitele T care sunt capabile sa recunoasca peptide in asociatie cu moleculele CMH I pierd receptorul CD4 (devenind celule TCD8), iar cele ce recunosc complexe peptid-CMH II pierd receptorul CD8 (devenind celule TCD4)

Receptorii TL:TCR, receptorul pentru Ag - format din 2 catene polipeptidice i (90%) sau i . TCR poate recunoate doar peptide antigenice asociate cu molecule ale CMH, localizate pe suprafaa unei Celule Prezentatoare de Antigen - CPA. Nu interacioneaz cu Ag solubile. TCR recunoaste simultan peptidul antigenic si unele reziduuri ale moleculei CMH.CD3 (Cluster Differentiation 3) asociat TCR, ajut la transmiterea n celul a semnalului de recunoatere a Ag si de activare a limfocitului CD2 prezent la toate TL, fixeaz hematii, poate fi depistat prin testul de formare a rozetelor.

-Unii markeri (receptori) de suprafa definesc 2 varieti principale de LT: limfocitele T CD4+ i TCD8+ - CD4 exprimat pe 60% din TL. Recunosc antigenele peptidice asociate cu moleculele CMH clasa II (exprimate pe celule dendritice, macrofage i LB). Limfocitele TCD4 (T4) au funcia de coordonator central al rspunsului imun (participa in stimularea raspunsul imun umoral si celular) i la activare se difereniaz n subpopulaia de Thelper (Th, limfocite T auxiliare). Th acioneaz prin producerea citokinelor. n funcie de profilul de citokine elaborate se disting mai multe subpopulatii/clone de Th, principalele fiind Th1 i Th2.

Diferenierea n Th1 este favorizat de IL-12 produs de macrofage si celule dendritice. Citokinele secretate de Th1 (IFN-, IL-2, TNF) stimuleaz rspunsul imun celular i hipersensibilitatea tardiv (activarea macrofagelor si stimularea functiilor microbicide ale fagocitelor, stimularea proliferarii i diferenierii limfocitelor T citotoxice (Tc), activarea procesului inflamator). De asemenea Th1 stimuleaz producerea Ac opsonizani si fixatori de complement IgG1, IgG3 (anticorpi ce favorizeaza fagocitoza)

Th2 recunosc Ag prezentate n special de B-limfocite. Secret IL-4, IL-5, IL-10 i IL-13.

IL-4 stimuleaz producerea Ac Ig E, iar IL-5 activeaz eozinofilele (rol in reactiile de hipersensibilitate imediate/anafilactice si in eliminarea helmintilor).

De asemenea Th2 determina sinteza anticorpilor neutralizanti IgG.

Exist o competiie ntre cele dou tipuri de Th: IFN- inhib diferenierea i proliferarea Th2, iar IL-4, IL-10 i IL-13 inhib activitatea Th1.

Tfh stimuleaz diferenierea BL n plasmocite cu sinteza Ig din toate clasele cu excepia Ig E. Produc IL-21.Se intlnesc in foliculii din ganglionii limfatici.Th17 asigur protecia suprafeelor (tegument, mucoase) contra bacteriilor extracelulare. Produc IL-17 i IL-22. Treg imunosupresie, aciune antiinflamatoare.

CD8 exprimat pe 40% LT. Recunosc antigenele peptidice asociate cu moleculele CMH clasa I (exprimate pe toate celulele nucleate). Pot produce citokine, dar n special manifest activitate citotoxica.La activare se difereniaz n limfocite T citotoxice (Tc) i T- reglatoare (Treg). Tc distrug celulele infectate cu virus, cu bacterii intracelulare sau celulele canceroase, intervin n respingerea grefelor. Mecanisme: secretia porinelor, inducerea fragmentarii ADN-ului si a mortii prin apoptoza a celulelor.T-memorie asigur memoria imunologic

Limfocitele B i T naive sunt celulele care inca nu s-au ntlnit cu un Ag. Au functia de recunoastere a Ag. Populeaza organele limfoide periferice si recircula prin ele in cautarea Ag specifice. Dup interaciunea cu Ag urmeaza activarea lor, proliferarea i diferenierea n celule efectoare (LB n plasmocite producatoare de Ac, LT n Th, Tc). Celulele (Th, Tc) si moleculele (Ac) efectoare migreaza spre locul infectiei unde vor elimina microbii sau neutraliza toxinele lor prin diferite mecanisme. Celulele efectoare au o durata de viata scurta si mor prin apoptoza dupa eliminarea Ag.

LB reprezint 10-15% din populaia limfocitar, cu o durat de via scurt, de 3-5 zile, iar LT constituie 70% cu o durat de via lung (luni, ani). Raportul limfocitelor CD4/CD8 este de 1,5

Alte celule limfocitare (nule, neimuno-competente) 15%Celule NK, capabile s distrug spontan celule canceroase i celule infectate cu virus. In raspuns la IL-12 produsa de macrofage celulele NK secreta IFN-, care activeaza macrofagele pentru a distruge microbii fagocitati.Celule K, posed pe membrana lor receptori pentru fragmentul Fc al Ig. Distrug celulele-int acoperite cu Ac (Ig) fenomen de citotoxicitate Ac -dependent.

CELULELE PREZENTATOARE DE ANTIGEN (CPA)BL recunosc direct prin intermediul BCR epitopi antigenici conformaionali solubili sau fixai pe membrane celulare. TL pot recunoate numai epitopi proteici liniari asociai cu molecule ale CMH (restricie CMH) expui pe suprafaa unor celule specializate CPA

CPA profesioniste includ celulele dendritice foliculare i tisulare, monocitele / macrofagele i limfocitele B. Ele se intalnesc la posibilele porti de intrare ale agentilor patogeni si pot prezenta pe membrana proteine ale CMH I si CMH II.Funciile CPA1. Captarea, fragmentarea si procesarea (processing-ul) Ag proteice cu expunerea pe suprafaa sa a peptidelor antigenice (epitopi liniari) asociate cu moleculele CMH. 2. Transportarea acestor complexe spre tesutul limfoid periferic, unde complexul CMH-peptid va fi prezentat TL naiv cu TCR specific, declanand activarea lui. CPA care exprima peptide asociate cu CMH I vor interactiona cu limfocite TCD8, iar CPA care exprima peptide in asociatie cu CMH II cu TCD43. Producerea semnalelor secundare de activare a LT (secreia unor citokine, expresia unor molecule de co-stimulare)

Toate celulele nucleate ale macroorganismului de asemenea sunt capabile sa prezinte peptide antigenice in asociatie doar cu moleculele CMH de clasa I (CPA neprofesioniste).

COMPLEXUL MAJOR DE HISTOCOMPATIBILITATEMoleculele CMH reprezint un ansamblu unic de glicoproteine exprimate pe suprafaa celulelor organismului, care sunt veritabili markeri / antigene de identitate ai fiecrui individ. Rolul moleculelor CMH:Particip la prezentarea antigenelor peptidice limfocitelor TDetermina acceptarea sau respingerea grefelor tisulare

CMH este transmis genetic. Genele CMH sunt situate pe cromozomul 6 la om, locus numit HLA (Human Leukocyte Antigen). Moleculele CMH sunt formate din 2 catene polipeptidice, constituite din domenii extracelulare, un fragment transmembranar i o regiune intracitoplasmatic. Structura tridimensional a moleculei duce la formarea unei caviti, la fundul creia se afl receptorii care vor interaciona cu peptide antigenice proprii sau strine. Ali receptori ai CMH interacioneaz cu moleculele CD4 sau CD8 de pe TL.

Se disting molecule (antigene) CMH de clasa I i de clasa II, sintetizate in reticulul endoplasmatic celular.Moleculele CMH de clasa I sunt exprimate pe toate celulele nucleate ale organismului (inclusiv CPA profesioniste). CMH I particip la prezentarea peptidelor antigenice scurte (9 AA) provenite din proteine antigenice citoplasmatice produse de virusuri ce paraziteaza celula, de bacterii facultativ intracelulare care au reusit sa paraseasca fagosoma sau de gene celulare mutate sau alterate (ex. in cazul tumorilor). Peptidele sunt obinute n cursul degradrii in citoplasma (de ctre proteasome) a proteinelor mentionate mai sus (antigene endogene).CMH I recunoaste si interacioneaz cu receptorul CD8 de pe T-limfocite.

Complexul peptid/CMH I de pe suprafaa Celulelor Prezentatoare de Antigen profesioniste (macrofage, celule dendritice, BL) poate fi recunoscut de complexul TCR/CD8 complementar de pe limfocite T CD8 naive (rezult activarea limfocitelor, diferenierea lor n limfocite Tc - iniierea rspunsului imun celular)

Complexul peptid /CMH I de pe suprafaa celulelor infectate sau a celulelor tumorale (CPA neprofesioniste) poate fi recunoscut de complexul TCR/CD8 complementar de pe limfocitele efectoare Tc (rezult distrugerea celulelor ce conin antigenul endogen)

Moleculele CMH de clasa II sunt exprimate doar pe CPA profesioniste, specializate n prezentarea Ag limfocitelor TCD4: limfocite B, celule dendritice, monocite, macrofage. Ele pot prezenta peptide din 12-30 AA derivate din degradarea n fagolizosome a Ag exogene (bacterii, protozoare, fungi, virioni liberi). Complexul peptid/CMH II de pe celulele prezentatoare de Ag interacioneaz cu complexul TCR/CD4 de pe limfocitele TCD4 naive, determinand activarea limfocitelor B si diferentierea limf TCD4 in Th.Complexul TCR/CD4 de pe limf B activat va interactiona cu complexul TCR/CD4 de pe celulele efectoare (Th1, Th2, etc). Astfel moleculele CMH II sunt implicate n ambele tipuri de imunitate: umoral i celular.

Prezentarea Ag limfocitelor T. Ag este prezentat receptorului TCR sub form de peptide asociate moleculelor CMH de clasa I sau II de pe CPA.Limfocitele T CD8 recunosc n special Ag endogene, provenite din proteine citoplasmatice (molecule proprii modificate sau proteine virale) degradate de proteasome. Aceste peptide din 9 AA sunt prezentate n asociaie cu moleculele CMH de clasa I de pe macrofage, celule dendritice, dar i de pe suprafaa tuturor celulelor nucleate ale organismului.

Limfocitele T CD4 recunosc Ag exogene (provenite din bacterii, protozoare, virusuri libere). Prezentarea este asigurat de ctre celule dendritice tisulare, celule Langerhans din epiderm, limfocite B, monocite/macrofage (CPA profesioniste). Dup captarea Ag i fragmentarea lor (n fagolizosomi) peptidele antigenice selectate (15-30 AA) sunt ataate de moleculele CMH II i expuse pe suprafaa CPA pentru a fi prezentate limfocitelor TCD4 naive, urmnd activarea i diferenierea lor n celule efectori Th1 sau Th2

Prezentarea Ag limfocitelor B poate fi realizata prin intermediul celulelor dendritice foliculare din splin i ganglioni limfatici. Aceste celule nefagocitare fixeaz prin intermediul receptorilor membranari Ag polizaharidice sau proteice prezentndu-le ulterior limfocitelor B.