CAPITOLUL 8

RĂSPUNSUL IMUN (IMUNOGENEZA)

reacţia organismului prin care acesta produce efectorii imuni consecutivi unui stimul antigenic.

Prima condiţie a dezvoltării unui răspuns imun:

recunoaşterea non-selfului

Organsimul acţionează în sensul: Distrugerii

Îndepărtării

Anihilării efectelor nocive ale non-selfului.

Răspunsul imun:

are loc numai faţă de structuri non-self dotate cu atributele antigenităţii

se caracterizează printr-un înalt grad de specificitate.

Efectorii imuni - structuri de neoformaţie, inexistente anterior pătrunderii antigenului:

molecule

celule

Efectorii imuni cu nivel de organizare molecular

Anticorpi - denumirea subliniază complementaritatea lor faţă de antigen

Imunoglobuline - precizează compoziţia chimică corelată cu intervenţia lor în procesele imune.

Ciclul de viaţăal LB

Efectorii imuni cu nivel de

organizare celulară :

poartă denumiri diferite, în funcţie de natura celulelor efectoare, de modul lor de formare şi de acţiune.

Starea de imunitate instalată pe baza răspunsului imun poate fi considerată:

de tip umoral

de tip celular

în funcţie de predominanţa uneia din cele două categorii de efectori imuni

efectorii imunităţii umorale sunt de fapt tot rezultatul unor activităţi celulare.

Trăsătura esenţială a răspunsului imun

În recunoşterea non-selfului cât şi în procesul de elaborare a efectorilor imuni organismul reuşeşte:

să diferenţieze detalii fizico-chimice de extremă fineţe ale antigenului

să determine negativul acestuia sub forma unor complementarităţi de o extrem de riguroasă specificitate.

Producerea efectorilor imuni este determinată de imunocompetenţă.

Imunocompetenţa - atribuită tuturor organelor, ţesuturilor, celulelor care contribuie într-un fel sau altul la realizarea răspunsului imun.

Într-un sens mai îngust - recunoscută numai structurilor care produc prin biosinteză sau din care rezultă prin transformare blastică efectori imuni.

VICTOR GHETIE - imunocompetenţa ar putea fi definită "ca însuşirea unor celule din organism de a recunoaşte cu ajutorul receptorilor imunologici de pe suprafaţa lor semnalele antigenice, de a le traduce şi de a le amplifica intracelular, determinând celula să producă efectori imuni, sau să îndeplinească ea însăşi acest rol".

Treapta filogenetică la nivelul căreia apare imunocompetenţa o reprezintă vertebratele.

Peştii - vieţuitoarele cele mai evoluate, capabile să dezvolte un răspuns imun.

Suind pe scara filogenetică se constată o strânsă corelaţie între superioritatea treptei şi complexitatea răspunsului imun.

EFECTORII UMORALI AI RĂSPUNSULUI IMUN

ANTICORPII

Răspunsul imun umoral se realizează prioritar faţa de următoarele antigene:

Eritrocite heterologe

Bacterii

Virusuri

Proteine plasmatice heterologe

Paraziţi care determină infestaţii cu evoluţie acută

Veriga efectoare a răspunsului imun umoral -proteine specifice:

Anticorpi (atc.)

Imunoglobuline (Ig)

Sunt sintetizate în urma stimulării cu un anumit antigen

Sunt capabile să se unească cu antigenul inductor formând aşa numitele "reacţii antigen - anticorp".

Atc. sunt molecule complexe cu 2 poli funcţionali:

Un pol - pentru "recunoaşterea antigenelor".

zonă cu structură moleculară foarte variabilă, adaptată pentru recunoaşterea şi cuplarea cu enorm de multe structuri antigenice din mediu (se admite că numărul maxim de structuri elementare recunoscute de către anticorpi este de ordinul 1017).

Un pol "efector“:

structură constantă

serveşte pentru: amorsarea activării complementului prin calea clasică şi pentru ataşarea (imunoaderenţa) la macrofage.

Din punct de vedere biologic: molecule adaptative bifuncţionale

servesc ca piese de legătură care mijlocesc ataşarea Atg. pe fagocite.

Atc. nu distrug antigenele, dar convertesc diversitatea materială a antigenelor într-un semnal unic şi accesibil mecanismului ancestral de apărare care este fagocitoza.

Imunoglobulinele sunt proteine bifuncţionale

• Trebuie să interacţioneze cu un număr de molecule

specializate :

receptorii Fc de pe celule

proteinele complementului

molecule de semnalizare intracelulară şi

interceluleră

• Recunosc simultan o arie infinită de determinanţi

antigenici.

STRUCTURA Ig

Ig - combinaţii de lanţuri polipeptidice cu lungimi diferite:

Lungi - lanţuri grele sau H (de la "Heavy"): Gama (γ) – Ig G

Alfa (α) – Ig A

Miu (μ) – Ig M

Delta (δ) - Ig D

Epsilon (ε) - Ig E

Lanţurile H definesc clasa imunoglobulinelor -izotipurile

Scurte - lanţuri uşoare sau L (de la "Light"): Kapa (κ)

Lambda (λ)

Genele care comandă: Producţia de lanţuri H - cromozomul 14

Producţia de lanţuri L:

cromozomul 2 pentru lanţurile K

cromozomul 22 pentru lanţurile lambda

Ig sunt elaborate de LfBO celulă produce un singur tip de lanţ uşor

(kapa sau lambda).

Lanţurile grele şi cele uşoare se formează pe poliribozomi diferiţi, după care se asamblează 2 câte 2 pentru a forma molecula de Ig.

CLASELE DE Ig

Clasele de imunoglobuline: IgG, IgD, IgE, IgA şi IgM

IMUNOGLOBULINA G

considerată modelul tip pentru toate clasele de Ig:

2 perechi de lanţuri formate fiecare din ele din câte un lanţ H plus un lanţ L.

Cele patru lanţuri sunt legate între ele prin punţi disulfidice.

– Configuraţia generală a moleculei - forma literei Y, în care.

cele două braţe reprezintă extremităţile aminoterminale

Coada - extremitatea COOH-.

Schema unei

molecule de Ig G

Subclasele de IgG

Există patru variante de lanţuri gama: (gama 1 ...... gama 4) care definesc patru subclase de IgG (IgG1.......IgG4).

După compoziţia în aminoacizi, lanţurile H şi L sunt formate din două domenii:

Variabil (V) - la extremitatea aminoterminală Secvenţa de aminoacizi diferă de la o moleculă la alta.

Diferenţele sunt maxime în zonele "hipervariabile"care formează situsul combinativ cu antigenul.

Constant (C) - la extremitatea carboxilică

Papaina atacă moleculele de IgG în amonte de legatură -S-S- care uneşte cele două lanţuri H.

Rezultă: două fragmente Fab (ab = "antigen binding") care

conţine secvenţe combinative cu Atg.

un fragment Fc (c = "cristalizabile") care constituie elementul efector al moleculei (fixarea complementului şi fixarea pe celule care posedă receptori specifici pentru Fc).

Locul activităţii proteolitice a pepsinei este plasat în aval de puntea disulfidică dintre lanţurile H.

Rezultă: un rest F (ab)2 format din cele două Fab - uri

unite prin puntea -S-S- şi care se comportă ca un anticorp

2 resturi ale CH care sunt degradate în peptide mici.

Fragmentul (Fab)2 poate:

Detecta antigenul

Precipita antigenul

Bloca situsurile active ale toxinelor

sau moleculelor asociate patogenilor

Bloca interacţiunile dintre gazdă şi

moleculele asociate patogenilor

Structura şi funcţiile regiunii Fc

IgA IgD IgG

CH2

IgE IgMRegiunea de balama este înlocuită de un domeniu adiţional Ig

Structura Fc este comună tuturor specificităţilor anticorpilor - IZOTIP

Structura acţionează ca un receptor pentru proteinele complementului şi ca ligand pentru situsurile celulare de legare

Zona de balama

CH3

CH2

CH1

VH1

VLCL

Cot

Structura IgG2 de la şoareceHarris et al., Nature 360:369-72, 1992

Balama

Fab

CH3

CH2

CH1

VH1

VLCL

Fc

Cot

Carbohidrat

Constante ale IgG

Lanţurile grele: λ1 λ2 λ3 λ4 Gamma 1 - 4

T 1/2: IgG1 21 - 24 zile IgG2 21 - 24 zileIgG3 7 - 8 zile IgG4 21 - 24 zile

Nivel seric (mgml-1): IgG1 5 - 12 IgG2 2 - 6IgG3 0.5 - 1 IgG4 0.2 - 1

% de Ig în ser: IgG1 45 - 53 IgG2 11 - 15IgG3 3 - 6 IgG4 1 - 4

Activarea complementului: IgG1 +++ IgG2 + IgG3 ++++ IgG4 Nu

Interacţii cu celule: toate subclasele prin receptorii pentru IgG de pe macrofage şi fagocite

Transfer transplacentr: IgG1 ++ IgG2 +IgG3 ++ IgG4 ++

Receptorii Fc

Receptor Tipul celular Efecte

Fcλ RI Macrofage, Neutrofile,

Eozinofile, Celule dendritice înglobare, liză

Fcλ RIIA Macrofage, Neutrofile,

Eozinofile, Trombocite

Celule Langerhans înglobare, eliberarea granulelor

Fcλ RIIB1 LB, Mastocite Inhibarea stimulării

Fc λRIIB2 Macrofage, Neutrofile, Eoz. înglobare, inhibarea stimulării

Fcλ RIII NK, Eozinofile, MastociteMacrofage, Neutrofile Inducerea distrugerii celulelor

Afinitatea receptorilor Fcλ din superfamilia Ig G :

FUNCŢIILE IgG

Poate străbate barierele endoteliale

Difuzează în spaţiile extravasculare unde participă activ la reacţia de apărare antibacteriană.

După ataşarea pe corpii microbieni, mijlocesc prin segmentul efector Fc, imunoaderenţa şi, uneori, activarea complementului.

Prin abilitatea de a traversa placenta ele protejează nou-născutul (al cărui sistem imun este incapabil de reacţii eficiente) împotriva infestării cu microbi.

IMUNOGLOBULINA M

Dimensiuni mult mai mari ("macroglobuline")

5 unităţi monomerice cu lanţuri:H (miu) : miu 1 şi miu 2L (kappa sau lambda).

Cele 5 unităţi monomerice se unesc între ele prin extremităţile distale ale segmentelor Fc formând imaginea unei stele cu cinci braţe.

Molecula pentamerică conţine 10 Fab-uri (10 situsuri combinative cu antigenul.

Polimerizarea IgM

Cm

2

C C

Cm4

Cm

4 s s

Cisteina din lanţul J formează punţi disulfidice cu cisteina din fiecare monomer pebtru a forma un dimer

Un lanţ J se detaşează lăsând dimerul legat disulfidic.

Un lanţ J capturează un alt monomer de IgM ataşându-l la dimer.

Ciclul este repetat încă de 2 ori

Lanţul J rămâne ataşat la IgM pentamerică

Modificările conformaţionale ale IgM induse de antigen

Conformaţia plană sau Starfish

găsită în soluţii.

Nu fixează complementul

Conformaţia cârlig sau ‘crab’

Indusă de legarea cu antigenul.

Eficientă la fixarea

complementului

Modelul 3-D al IgM

Micrografie electronică a IgM Anticorpi v. Salmonella spp.

From Stott & Williamson (1982), Comprehensive Biochem. 19B (II) 189-329 and A. Feinstein

Modificările conformaţionale dinamice ale IgM la legarea cu antigenul (Flagel)

Constante ale IgM

Lanţuri grele: m - Mu

T 1/2: 5 - 10 zile

% de Ig în ser: 10

Nivel seric(mgml-1): 0.25 - 3.1

Activare complement: ++++ calea clasică

Interacţii cu celule : Fagocite via receptorii C3b

Celule epiteliale via receptori Ig

Transfer transplacentar : Nu

Afinitate pentru antigen: IgM monomerică – afinitate mică - valenţa 2

IgM pentamerică – aviditate mare – val. 10

FUNCŢIILE IgM

Sinteza IgM precede pe aceea a IgG în răspunsul imun primar.

IgM nu poate părăsi uşor spaţiul intravascular - rol important în combaterea bacteriilor.

Multiple valenţe combinative cu antigenul - pot lega simultan, mai mulţi corpi bacterieni -aglutinare

Abilitate marcată de activare a complementului (o moleculă de IgM fixată pe un atg. declanşează calea clasică)

produc liza acestora.

IMUNOGLOBULINA A

Forme :

IgA serică

IgA secretorie

Structura :

2 lanţuri H alfa

2 lanţuri L (kappa şi lambda).

Subclase Ig A: alfa 1

alfa 2

IgA serică poate fi:monomericădimerică polimerică

Rolul său nu este bine cunoscut

Modelul 3-D al IgA

IgA secretorie:

formată din două unităţi monomerice unite între ele printr-o "piesă secretorie" şi un mic polipeptid (lanţul J).

prezentă în concentraţie ridicată în salivă, lapte, lacrimi, spută sau secreţii digestive

produsă local de elemente limfoide specializate din submucoase, sub formă de dimeri stabilizaţi prin lanţuri J.

Se unesc cu un receptor expus pe membrana celulelor epiteliale cu care formează un complex care traversează aceste celule către suprafaţa lor externă sau luminală.

La acest nivel molecula receptorului se scindează, iar fragmentul care rămâne legat cu dimerul de IgA formează "piesa secretorie“ (rol de a apăra de proteoliză IgA expusă pe suprafeţe).

Asigură protecţia antibacteriană la nivelul suprafeţelor care vin în contact cu mediu extern.

Inhibă aderenţa microorganismelor la mucoase, prevenind în acest mod străbaterea barierelor externe de către agenţii microbieni.

Transportul IgA secretorii

Dimerizarea şi secreţia IgA

Se găseşte în ser ca monomer, dar mai frecvent ca un dimer

legat prin lanţul J, format în manieră similară pentamerilor de

IgM.

J

SS

SS

SS

SS

s s

Subclase de IgA :

IgA1 - frecvent găsită în ser , produsă de LB din măduva hematogenă

IgA2 - frecvent găsită în secreţiile mucoase, colostru şi lapte , produsă

de LB din mucoase

Constanle ale IgA

Lanţuri grele : a1 sau a2 - Alpha 1 or 2

T 1/2: IgA1 5 - 7 zile IgA2 4 - 6 zile

Titrul seric (mgml-1): IgA1 1.4 - 4.2IgA2 0.2 - 0.5

% de Ig în ser: IgA1 11 - 14

IgA2 1 - 4

Activare complement : IgA1 – calea alternativă şi lectin IgA2 - Nu

Interacţii cu celule: Celule epiteliale prin pIgRfagocite prin receptorul IgA

Transfer transplacentar : Nu

IgA este ineficientă în producerea inflamaţiei şi solicită

protecţie prin excluderea, captarea microorganismelor şi

facilitarea fagocitozei.

IMUNOGLOBULINA D

Structură monomerică

Formula: delta 2 + L2 (kapa sau lambda)

Concentraţia serică a IgD este foarte redusă (0,025 g/l).

La fel ca şi IgM, IgD sunt frecvent exprimate pe suprafaţa limfocitelor B unde operează ca receptori specifici pentru Atg.

Constante IgD

IgD este co-exprimată cu IgM pe LB

Nivelul de exprimare îl depăşeşte pe al IgM pe LB naïve

Plasmocitele secretoare de IgD se găsesc în mucoasa nazală.

Funcţia IgD în apărare este necunoscută

Ligarea IgD cu antigenul poate activa, distruge sau produce anergie LB

Regiunea balama extinsă conferă susceptibilitate la degradarea

proteolitică

Lanţuri grele: d - Delta

T 1/2: 2 - 8 zile

% de Ig serică: 0.2

Titrul seric (mgml-1): 0.03 - 0.4

Activare complement : Nu

Interacţii cu celule: LT via receptorilor IgD lectin like

Transfer transplacentar : Nu

IMUNOGLOBULINA E

Produsă în titruri mari în cursul reacţiilor alergice

Se fixează pe receptorii Fc de pe memebrana granulocitelor bazofile şi a mastocitelor declanşând eliberarea de histamină şi de alte amine vasoactive.

Au fost denumite şi "reagine".

Compuse din lanţuri epsilon şi L.

Urme de IgE există şi în serul normal.

Constante ale IgE

IgE apare târziu în evoluţie în concordanţă cu rolul său în protecţia împotriva infestaţiilor parazitare

IgE apare în bolile alergice

Lanţuri grele: e - Epsilon

T 1/2: 1 - 5 zile

Titrul seric (mgml-1): 0.0001 - 0.0002

% de Ig în ser: 0.004

Activare complement : Nu

Interacţii cu celule: - afinitatea crescută a receptorilor IgE exprimaţi pe mastocite, eozinofile, bazofile şi celule Langerhans

- afinitatea scăzută a receptorilor IgE pe LB şi monocite

Transfer transplacentar : Nu

IgE şi tipul I de hipersensibilitate

Rolul fiziologic al IgE ar fi cel de protecţia suprafeţelor mucoaselor externe.

Microbii care depăşesc apărarea locală mediată de IgA şi se combină cu IgE, induc prin intermediul unor mecanisme mediate de acestea, o recrutare locală de efectori solubili (de ex. complement şi IgG şi de celule în special de fagocite).

Diferite clase de Ig au diferite funcţii (în T½ şi distribuţia tisulară):

IgM: prima Ig ce apare în răspunsul primar, activează foarte bine complementul datorită structurii pentamerice (lanţul J)

IgG: a doua Ig ce apare în răspunsul primar, activează complementul, traversează placenta, are aviditate mai mare pentru Ag decât IgM, se leagă de receptorii Fc ai mcf.

IgA: dimer, traversează barierele celulare epiteliale(membrane mucoase şi intestin), are lanţ J

IgE: are un extra domeniu (C4) capabil de a lega receptorii Fc de pe mastocite

Funcţii ale claselor şi subclaselor de anticorpi

Ig sunt produse de LfB sub două forme:

1. Ig exprimate pe suprafaţa membranei LfB:

2. Ig secretate de către LfB activate

1. Ig exprimate pe suprafaţa membranei LB:

Molecule încastrate în membrana Lf printr-o "piesă de legătură" (secvenţa de aminoacizi de la nivelul carboxiterminal al moleculei).

Extremitatea aminoterminală (care conţine situsul combinativ) proemină în afara membranei.

Ig de suprafaţă (sIg) joacă rolul de receptor pentru atg. al LB.

Interacţiunea specifică sIg - atg. produce un semnal care activează LfB.

Ig. exprimate la suprafaţa LB (Igs) - molecule libere

Fixarea şi activarea complementului împreună cu ataşarea şi fagocitarea complexelor Atg - Atc reprezintă cele două mecanisme prin care se realizează eliminarea Atg.

2. Ig secretate de către LB activate:

LB activate se transformă în plasmocite se găsesc ca molecule libere în:

Plasmă Secreţii Lichidele extravasculare joacă rol de anticorpi care se cuplează cu antigenul recunoscut în

prealabil de sIg.

Dubla recunoaştere şi interacţiune cu Atg. este posibilă deoarece sIg. şi Atc., ca produşi ai aceleiaşi celule sau ai unei clone de celule, au situsul combinativ cu structură moleculară identică.

Spre deosebire de sIg moleculele de Atc. nu au piesă de legătură.

Extremitatea lor carboxiterminală posedă un situs de combinare cu componenta C1q a complementului.

Ig reprezintă o situaţie unică în biologie -sunt în acelaşi timp şi anticorpi şi antigene (prin natura lor proteică se comportă ca imunogene care provoacă apariţia unor Atc anti - Ig).

Aceştia recunosc diverşi epitopi ai moleculelor de lanţuri H şi L.

BIOSINTEZA ŞI CATABOLISMUL Ig

Biosinteza imunoglobulinelor:

În interiorul plasmocitului, prin formarea independentă a lanţurilor H şi L la nivelul poliribozomilor cu 7-8 unităţi

Fiecare lanţ este codificat de o genă separată în interiorul celulei secretoare

Asamblarea lanţurilor polipeptidice se face la nivelul reticulului endoplasmatic plasmocitar

Procesul de sinteză a imunoglobulinelor se supune legii cibernetice a conexiunii inverse (Feedback) în sensul că la un prag înalt de concetraţie biosinteza este inhibată, iar în cazul scăderii nivelului de imunoglobuline în umori, procesele de sinteză sunt accelerate.

Degradarea moleculelor de imunoglobuline sau catabolizarea lor, exprimată ca "timp de înjumătăţire" (T 1/2):

proces fiziologic care permite înlocuirea permanentă a moleculelor îmbătrânite cu altele tinere cu menţinerea unui nivel constant al lor în organism.

K=A/T,

K - rata de catabolizare într-o singură zi. A - concentraţia de imunoglobulină T - timpul exprimat în zile

T 1/2 este cu atăt mai lung cu cât rata sa de catabolizare este mai mică.

T 1/2 mai este dependent şi de clasa de imunoglobuline, de specia animală, de viteza de sinteză a moleculelor, respectiv de nivelul concentraţiei lor în ser.

Pentru determinarea valorii acestui timp, moleculele sunt marcate radioactiv, de regulă cu 125I, după care se urmăreşte prezenţa iodului în organism.

La om T ½: IgM - 5,1 zile IgG - 22 zile

La şoarece T 1/2 IgG - 3,9 zile

Procesul de degradare al Ig se realizează la nivelul ficatului precum şi la nivelul altor organe bogate în sistem reticulo-histiocitar.

“Catabolizare selectivă“ - molecula de Ig, prin îmbătrânire îşi modifică conformaţia devenind străină de organism.

Atc. preformaţi - recunosc moleculele modificate, se combină cu ele, formând complexe care sunt fagocitate şi eliminate din organism de către celulele din seria monocitar-macrofagică.

Receptori de protecţie:

Celulele din seria monocitară care catabolizează imunoglobulinele, au receptori de membrană pentru Fc.

Celulele pot lega moleculele din ser fie direct, fie prin intermediul acestor receptori.

Moleculele fixate la receptori sunt trecute prin filtrul celular şi eliminate extracelular fără a fi distruse de către celulă.

Moleculele fixate în lipsa protecţiei pe care o conferă receptorii, sunt atacate de către "protein-disulfid-reductază", o enzimă care desface legăturile dintre lanţurile H sau dintre H şi L.

Lanţurile odată eliminate devin susceptibile la acţiunea catepsinelor care le vor descompune în continuare până la nivel de aminoacizi.

Dinamica imunoglobulinelor în răspunsului imun umoral

În cazul unei stimulări antigenice - răspuns primar.

Prima categorie de anticorpi specifici – IgM: creştere este de 80 molecule/sec.

tendinţă de epuizare rapidă.

Ulterior apare IgG: creştere lentă şi progresivă

tendinţă deseori de descreştere.

Dacă organismul revine în contact cu acelaşi Atg. -răspunsul secundar (reacţia anamnestică):

creşterea IgM este neglijabilă şi se epuizează rapid

anticorpii IgG cresc intens şi rapid, atingând un nivel ridicat şi persistent, urmată de scăderea lentă până la un anumit prag de protecţie imună reziduală.

Diferenţele între răspunsul imun primar şi cel secundar:

scurtarea timpului de apariţie a efectorilor imuni

titrul mult mai ridicat al acestora, indiferent de doza de antigen reinoculată.

Răspunsul secundar se bazează pe persistenţa în organism a limfocitelor de memorie care, la al doilea stimul antigenic, sunt responsabile de promtitudinea şi intensitatea răspunsului imun.

Dinamica imunoglobulinelor în răspunsul imun primar şi secundar

UNELE PARTICULARITĂŢI PRIVIND Ig LA ANIMALE

La diferite specii de animale, Ig înregistrează variaţii în ce priveşte:

Antigenicitatea Greutatea moleculară Viteza de sedimentare Proporţia lor în diferite umori

variaţii condiţionate de o mare diversitate de factori ca:

Specia Rasa Vârsta Starea de întreţinere Anotimpul

Taurinele şi ovinele

NORHEIM şi col. (1985) au cercetat relaţia între conţinutul în imunoglobuline şi vârstă, zonă geografică, anotimp, tehnologia de creştere şi starea epizootologică a efectivelor şi au observat valorile maxime ale IgG serice în perioada august-octombrie şi minime primăvara (martie-mai).

Conţinutul în imunoglobuline a fost influenţat: în sens pozitiv la creşterea viţeilor în grup şi pe aşternut

în sens negativ la ţinerea lor în boxe individuale, alături de vacile mame şi de absenţa aşternutului.

Caractere şi proprietăţi

IgG IgM IgA

(TAURINE) IgG1 IgG2 Ser Secreţii

Număr subclase 2 2 1 1 ?

Greutatea moleculară 165000 150000 900000 163000 400000

Constanta de sedimentare (S20 W)

6,3 6,6 1,9 6,7 10-12

Mobilitatea electroforetică

β şi δ β2 β2 β2

Procent hidraţi de C 1-2 % 1-2 % 6% 1,2-1,5%

5-9%

Concentraţia de ser * 18,4 18,4 2,6 0,3 0,3

Concentraţia în salivă*

4,0 4,0 1,0 56,0 56,0

Concentraţia în colostru*

40-60 40-60 4,9 4,5 4,5

Timp de înjumătăţire (zile)

9,6 9,6 17,7 2,0 2,0

Fixarea complementului

+ ? + 0 0

Fixarea la piele + ? 0 0 0

* g/100 ml; + = reacţie pozitivă;0 = reacţie cu caracter absent;? = necunoscut.

Zona geografică a influenţat în mod constant concentraţia serului în imunoglobuline

titrul de IgG seric ar putea constitui un indicator uzual al influenţei factorilor ecologici asupra sănătăţii viţeilor.

Deşi s-a reuşit izolarea şi identificarea clasei IgE de origine bovină, totuşi, la bovine şi ovine clasele IgE şi IgD au fost puţin studiate.

Caractere şi proprietăţi

IgG IgM IgA

(ovine) IgG1 IgG2 Ser Secreţii

Număr subclase 2 2 1 2 ?

Greutatea moleculară 150000 150000 900000 170000

420000

Constanta de sedimentare (S20 W)

6,5 6,7 19 7,0 10,8

Mobilitatea electroforetică

β şi γ β2 β2 β2

Procent hidraţi de C (%)

1,7-1,8

1,7-1,8

4,0 4,1-4,2

4,1-4,2

Concentraţia de ser* 2,1 2,1 1,2 0,25 ?

Concentraţia în salivă*

10,0 10,0 1,0 56,0 56,0

Concentraţia în colostru*

60,0 60,0 4,1 ? 2,0

Concentraţia în lactoser*

30,0 30,0 3,0 ? 6,0

Fixarea complementului

+ + + 0 0* g/100 ml; + = reacţie pozitivă;

0 = reacţie cu caracter absent;? = necunsocut.

Bubalinele - apropiate în ce priveşte clasele şi subclasele de imunoglobuline de taurine.

Cabalinele au acelaşi echipament în imunoglobuline existent la om şi celelalte specii animale, dar cu unele deosebiri caracteristice pentru această specie.

IgT: Clasă specifică ecvinelor, care a fost iniţial considerată

ca fiind analoagă cu IgA a altor specii, de aceea poate fi întâlnită în lucrări mai vechi şi sub notaţia IgAT.

S-a dovedit a fi mai apropiată de IgG decât de IgA;

Lanţurile uşoare sunt antigenic identice cu cele ale IgG;

În privinţa compoziţiei în aminoacizi a fracţiunilor Fc se constată însă o diferenţă faţa de IgG (14 aminoacizi la IgT, faţă de 19 la IgG).

Masa moleculară a IgT este de 150000 da.

IgB:

Descrisă şi sub simbolul AI (agregating imunoglobulinis)

Specifică ecvinelor

Forţele inonice îi asigură un slab grad de agregare.

Masa moleculară este de 160 000 da.,

Coeficientul de sedimentare variază între 7 S şi 19 S.

Datele privind IgD şi IgE la cabaline sumt sumare şi neconcludente.

Suinele - izotipurile clasice de imunoglobuline; studii mai detaliate au fost realizate privind IgG,IgM, IgA şi

într-o măsură mai redusă IgE.

Păsările - aceleaşi clase de imunoglobuline ca şi mamiferele.

IgG şi IgM au fost identificate în sânge ca principalii anticorpi serici,

IgA - în secreţii (bilă).

IgA şi IgM sunt prezente în tubul digestiv al embrionului şi provin mai degrabă din albuş decât din gălbenuş.

IgG din intestin pare să-şi aibă originea în gălbenuş şi să ajungă în embrion prin lichidul amniotic, în care în a 12-a zi este încă absentă, dar poate fi detectată în a 17-a zi de viaţă.

Datele sugerează o analogie între modalităţile de transfer vertical pasiv a imunoglobulinelor la păsări cu cea de la mamifere.

ANTICORPII MONOCLONALITEHNICA HIBRIDOMULUI

Serurile, conţin mai mulţi anticorpi în funcţie de determinanţii (epitopii) antigenului.

Serurile convenţionale "clasice" sunt policlonale - anticorpi inutili de balast.

Inconvenientul serurilor policlonale: nespecificitatea unor reacţii imposibilitatea de a recunoaşte antigenii comuni.

Deasemenea mai intervin şi alte dificultăţi: dificultatea de a discrimina diversele tipuri de virusuri

sau bacterii (virusul herpetic I de virusul herpetic II); dificultatea de a discrimina hormoni care au fragmente

comune (hormonul foliculostimulant hipofizar -FSH, de hormonul gonadotrop corionic uman-HCG);

dificultăţi în dozajul imunologic al medicamentelor(digoxină şi teofilină) care dau reacţii încrucişate datorită produşilor lor de metabolism;

Tehnici de preparare a anticorpilor monoclonali

G. KOHLER şi C.MILSTEIN (1975 Cambridge) - principiul preparării anticorpilor monoclonali.

În formarea anticorpilor monoclonali intervin două celule: LB - din splina de şoarece, imunizat contra hematiei de

oaie celula mielomatoasă de şoarece (linia P3).

Principiul producerii anticorpilor monoclonali - fuzionarea acestor două celule.

necesitatea de fuzionare şi de participare a fiecăreia dintre celule la edificarea anticorpilor monoclonali:

LB vine cu informarea antigenică celula mielomatoasă vine cu două proprietăţi:

produce Ig, dar totdeauna de un singur tip (de obicei IgG);

are capacitatea de diviziune practic infinită

Se obţine o celulă nouă de tip "himeră" denumită hibridom.

Pentru obţinerea LB: s-a utilizat ca Atg. hematia de oaie, care a fost purificată de o

serie de epitopi ce nu erau specifici lăsându-i-se numai epitopii ce conferă specificitatea strictă pentru acest Atg.

S-a inoculat acest Atg. direct în splină la şoarece.

După un anumit timp, necesar formării de Atc. (7 - 14 zile) se prelevează limfocite din splină.

Celulele mielomatoase se obţin prin inocularea şoarecilor cu uleiuri minerale intraperitoneal obţinându-se mieloame (cancere ale sistemului imunitar) şi implicit linii mielomatoase murine (linii X63; NS1; MSO1; etc.).

Schemă simplificată de producere a anticorpilor monoclonali

Hibridarea - punerea în contact a limfocitului normal cu celula mielomatoasă.

Fuziunea celulară se face prin două modalităţi: a) în prezenţa polietilenglicolului; b) prin electrofuziune.

Prin metoda cu polietilenglicolul numai un limfocit dintr-o populaţie de 200 000 este capabil de fuzionare.

Electrofuziune - rata de fuzionare creşte la 80% şi presupune existenţa unui ecran microscopic în care se evaluează apropierea celulelor limfocitare de cele mielomatoase.

În momentul în care în câmpul microscopic se observă mai multe apropieri se face o descărcare de curent electric în lichid, producând fuzionarea celulelor.

Momentul următor constă în clonarea celulelor fuzionate pentru a găsi şi a alege numai ser monoclonal cu Atc. specifici.

Celula hibridom are moştenire de la celula mielomatoasă capacitatea de a sintetiza un singur Atc.

Clonarea celulelor fuzionate are loc pe mediul HAT (hipoxantină-aminoterină- timidină).

Celulele hibridom se menţin în condiţii de laborator pe culturi de ţesuturi şi se inoculează intraperitoneal la şoarecii "nuzi" care sunt lipsiţi de timus şi nu au păr. Aceştia nu au nici un fel de apărare imunologică.

În urma inoculării celulelor menţionate, aceştia fac tumori limfomatoase iar lichidul ascitic recoltat de la subiecţii în cauză este foarte bogat în anticorpi monoclonali.

Modelul Kohler-Milstein de obţinere a celulei hibridom propune următoarele etape:

purificarea antigenelor cu obţinerea epitopilor specifici;

inocularea antigenului purificat la şoareci;

scoaterea splinei şi recoltarea LB la 7 - 14 zile de la inoculare;

hibridarea ( fuziunea limfocitului cu celula mielomatoasă);

clonarea celulelor fuzionate pe mediul HAT;

Aplicaţiile în practică ale atc. monoclonali

diferenţierea tipurilor de bacterii sau virusuri, strâns înrudite; identificarea chlamidiilor; identificarea rapidă şi specifică a germenilor din diareile nou-

născuţilor; identificarea salmonelelor în timp scurt (2 ore) din alimente

(procedeul clasic durând 6 zile); identificarea virusurilor respiratorii sinciţiale; dozarea progesteronului; depistarea şi supravegherea unor celule maligne în special din

colon şi rect; identificarea populaţiilor şi subpopulaţiilor de limfocite, etc.

Se prepară "kitt-uri" de Atc. monoclonali Dificultăţile obţinerii Atc. monoclonali, pe lângă cele tehnice, sunt

legate în primul rând de găsirea epitopilor specifici.

CITOKINELE

(MONOKINE ŞI LIMFOKINE)

Cytokine - definiţie

Cytokine (Cohen 1974) - Mesageri intercelulari, majoritatea factori de creştere şi diferenţiere care reglează embriogeneza, hematopoeza, repararea ţesuturilor, inflamaţia şi funcţia imună

Nomenclatură:

1. În funcţie de celulele care le secretă:

Limfocite - LIMFOKINE

Monocite şi macrofage - MONOKINE

Leucocite care acţionează asupra altor leucocite – INTERLEUKINE

Citokine cu activitate chemotactică -CHEMOKINE

2. În funcţie de rolul exercitat:

Factor stimulator de colonii - CSF

Interferoni - IFN

Factori de necroză tumourală – TNF

Factori de transformare a creşterii - TGF

Nomenclatura agreată

Interleukine de la IL-1 până la IL-24

Clasificarea este bazată pe secvenţe genice unice (The Cytokine Facts Book by Robin Callard)

CARACTERISTICI

1.Proteine / glicoproteine solubile

2.Greutate moleculară mică

3.Produse de celule activate

4.Inductibile

5.Concentraţie scăzută

6.Rază redusă de acţiune

7.Receptori specifici

8.Reţea

9.Multifuncţionale

10.Sinergism

11.Factori de progresie

12.Factori de competenţă

Greutate moleculară mică - 15-25kDa

Secretate numai de celule activate:

specific - contact cu Atg.

nespecific - de către diverse citokine

SURSE :

MONOCITE ŞI MONOKINE

MACROFAGE

IMFOCITE T LIMFOKINE

LEUCOCITE CARE

ACŢIONEAZĂ ASUPRA INTERLEUKINE

ALTOR LEUCOCITE

CITOKINE CU CHEMOKINE

ACTIVITATE CHEMOTACTICĂ-

Inductibile – stimulate de: Agenţi infecţioşi şi toxinele lor (LPS)

Traume tisulare privind agregarea plachetară

Stimuli imunologici (stări de hipersensibilitate)

Alte cytokine: IL-1 (proinflamatorii).

Concentrţie scăzută: nano sau pico-molar

10 molecule de IL-1 produc activarea LT

Rază scurtă de acţiune: Autocrină - afectează celulele producătoare de

cytokine

Paracrină - afectează celulele din vecinătate

Endocrină - afectează celulele la distanţă

IL-1 - de la locul disfuncţiei la talamus pentru controlul temperaturii

IL-6 - de la locul disfuncţiei la ficat pentru răspunsul de fază acută

Eritropoetina – de la rinichi la măduva osoasă pentru

creşterea ertrocitelor.

Receptori specifici:

Afinitate ridicată pentru ligandul său fiziologic

– De la 10-10 până la 10-12 M

Inductibili

Cuplaţi la căi intracelulare specifice de traducere a semnalelor şi mesageri secundari

Numărul şi densitatea receptorilor pe suprafaţa celulelor ţintă sunt bine determinate.

Receptorii:

Superfamilia imunoglobulinelor

Familia receptorilor clasa I (fam. receptorilor hematopoetinici)

Familia receptorilor clasa II (fam. receptorilor pentru interferon)

Familia receptorilor TNF

Familia receptorilor chemokinelor

Multifuncţionale : (pluripotente , pleiotropice). FUNCŢII:

Pleiotropism – orice cytokină poate avea efecte biologice diferite pe diferite celule ţintă

Redundanţă –două sau mai multe cytokine pot mediafuncţii similare

Sinergism – efectul combinat a două cytokine este mai intens decât al fiecăreia luate separat

Antagonism – efectul unei cytokine inhibă efectele alteia IL-4 şi IFN-g

Inducere în cascadă

ChemokineInflamaţia

Circulaţie leucocitelor

Angiogeneză/ angiostază

Metastaza

Dezvoltarea organelor limfoide

Diferenţierea TH1/TH2

Recrutarea celulară

Cicatrizare

Funcţiile chemokinelor

Factori de progresie: Semnale ce induc proliferare (IL-2, IL-3, IL-5)

Factori de competenţă: Semnale care induc diferenţiere (IL-1, IL-4, IL-6)

Se deosebesc de Ig:

nu posedă nici aceeaşi structură moleculară de bază nu demonstrează o homologie importantă a secvenţelor lor de aminoacizi cu acele ale Ig

Nu sunt specifice:

mai multe celule diferite pot secreta după stimularea antigenică sau nespecifică o aceeaşi substanţă;

substanţa respectivă poate acţiona pe mai multe tipuri celulare cărora le induce activităţi biologice diferite.

Activarea prin citokine a celulelor implicate în răspunsul imun atrage:

recrutarea unui număr mare de celule la locul conflictului cu Atg.

amplificarea reacţiei de apărare.

Interleukine - limfokine şi monokine care induc relaţii reciproce de stimulare între celulele partenere.

Acţiunea: manieră analoagă celei a hormonilor peptidici:

fixarea pe un receptor specific membranei

activarea unui mesager secundar intracelular care transmite semnalul la nucleu

apariţia efectului biologic specific.

Efectul biologic nu este în mod necesar corelat cu numărul receptorilor exprimat pe celulă.

Modificarea formei neutrofilului

Netratat 5 sec după adăugarea de chemokine

INTERLEUKINELE

IL 1

secretată de celule prezentatoare de Atg. (Mcf., celule Langerhans), granulocite.

In vivo: Induce hipotensiune, febră, pierderea

greutăţii, neutropoenie , răspuns de fază acută.

Principala funcţie: factor derivator de celule dendritice care

determină proliferarea LT.

Producţia de IL 1 creşte substanţial după activarea celulelor monocito-macrofage după:

endocitarea Atg. - proces de "prezentare" a acestuia

prin acţiunea altor citokine asupra Mcf. (IL2, IFN gama).

Acţionează pe mai multe substraturi celulare:

Contribuie la activarea LB şi LT

Ca răspuns la stimulare, limfocitele vor secretaşi alte limfokine (IL 2, IL 3, IFN gama....)

Stimulează producţia de prostaglandină din celulele endoteliale prin intermediul căreia induce febră.

Stimulează hepatocitele să producă proteine de fază acută cu rol în apărarea nespecifică (prot. C-reactivă)

Măreşte capacitatea funcţională a granulocitelor şi mobilizarea lor chemotactică.

IL 2 (T-cell growth factor):

produsă în special de LTh Secreţia IL 2 necesită două semnale:

Atg. - prezentat pe suprafaţa Mcf. IL 1.

În stare de repaos LTh exprimă pe membrană un număr mic de receptori pentru IL 2.

După receptarea semnalelor de activare se produce iniţial o creştere rapidă a numărului R IL 2, după care are loc secreţia de IL 2.

Aceasta va acţiona asupra propriei celule producătoare (efect autocrin) şi asupra altor LT pe care le activează nespecific.

IL 2 activează toate tipurile de subpopulaţii T (Th, Ts, Tc) care răspund identic prin exprimare R IL 2 şi proliferare.

activează LB, Mcf., celulele NK determina creşterea activităţii "killer" a limfocitelor.

Glucocorticoizii inhibă producţia de IL 2, prin intermediul inhibării secreţiei de IL 1 de către Mcf.

LTh

Repaos

Activare LTh

LT

Activat R IL2

Efect autocrin

LTh, LTc, LTs

Exprimare de

R IL 2 şi proliferare

ACTIVARE

Macrofag

NKLB

IL 2

IL 3

produsă de LT activate de Atg

are efecte funcţionale multiple

promovează proliferarea "in vitro" a celulelor stem multipotente şi eritroide (din care rezultă formarea de colonii celulare) –

multi-CSFCSF - colony stimulating factor

Rol în imunitate - neclar:

se pare că ar contribui indirect la diferenţierea LT

la creşterea activităţii citotoxice a macrofagelor

efecte asupra sistemului hematopoietic care furnizează majoritatea celulelor auxiliare cu rol în apărare.

IL 4

Induce proliferarea LB, LT, celulelor endoteliale şi fibroblastelor

BCGF1-(B-cell growth factor 1)

Acţionează într-o etapă a activării LB (când exprimă receptorii specifici)

Induce secreţia de IgE, IgG4

Ar putea conferi activitate citotoxică macrofagelor normale şi ar induce proliferarea mastocitară.

Proprietăţi similare cu IL-13

IL 5

(BCGF II-B cell growth factor II)

La şoareci ar induce proliferarea LB şi secreţia de IgM, IgG şi IgA.

La om rolul este incomplet elucidat.

Produs de LT (un astfel de factor a fost izolat din culturile de celule T umane stimulate cu HTLV-1 (Human T-cell lymphoma/leukemia virus I).

Stimulează formarea eozinofilelor şi este factor de diferenţiere a eozinofilelor.

IL 6

Produsă de celule limfoide şi non-limfoide

Acţionează sinergic cu IL 3 asupra celulelor stem multipotente ale hematopoiezei.

Activează LT şi induce producţia proteinelor de fază acută.

Sinteza IL 6 este stimulată de IL 1.

IL 7

Produsă de celulele stromale ale măduvei osoase.

Induce diferenţierea LB foarte tinere (pre-B) şi LT(mature)

Nu are efecte asupra LB mature.

Principala populaţie din timus care răspunde la IL-7 este CD4-ve/CD8-ve.

IL 8

cunoscută ca un factor proteic de activare a neutrofilelor

face parte din familia chemokinelor (citokine pro-inflamatorii).

Astăzi se ştie că este produsă de: Monocite Macrofage Neutrofile LT Celulele endoteliale, epiteliale şi fibroblaste

Ca răspuns la o varietate de stimuli: LPS TNF-alfa IL-1 IL-7 hipoxie

Funcţii:

Chemotactism asupra neutrofilelor, bazofilelor, LT

Efecte proinflamatoare ( degranularea neutrofilelor şi bazofilelor)

Stimularea metabolismului oxidativ şi aderenţei PMN şi angiogenetice (neoformare de vase sanguine)

Sporirea actrivităţii enzimelor lizozomale şi exprimarea receptorilor pentru complement

IL 9 Factor de proliferare pentru LT, mastocite şi

precursori eritroizi

Secretată de LT activate (CD4+) şi LT cu memorie

Rolul biologic : Stimulează producţia de IgG, IgE (sinergism cu IL-4) Amplifică proliferarea LT din sângele periferic Stimulator al:

Precursorilor eritropoietici (alături de EPO) Precursorilor hematopoietici diferenţierii mastocitelor ( mai ales în parazitozele

intestinale).

Acţiunea IL-9 se manifestă împreună cu alte limfokine produse de celulele Th 2 ca IL-3, IL-4 şi IL-10.

Receptorii pentru IL 9 sunt prezenţi pe diferite celule:

LTh

Clone celulare de limfoame

Macrofage

Mastocite

IL 10

Descrisă în 1989

Produsă de clone de celule Th2 ce inhibă sinteza de citokine de către un alt set de clone Th1.

Factor inhibitor al sintezei unor citokine proinfalamtorii produs de LTh2

Produsă de mai multe tipuri de celule: LT CD4+ şi CD8+ ( în repaus şi cu memorie), LB, monocite, eozinofile, mastocite, celule epiteliale bronşice, unele tipuri de celule canceroase etc.

Efectele biologice:– pleiotrope imunomodulatoare:

Anti -inflamatoare

Imunosupresoare

Imunostimulatoare

Inhibitor asupra activităţii: Monocitelor / macrofagelor

LTh1

Antiinflamatorii

Stimulzează proliferea LB, timocitelor şi mastocitelor

Cooperează cu TGF beta pentru a stimula producţia de IgA la om.

IL 11

Identificată în supernatantul unei linii celulare de măduvă osoasă

Secretată de LT

Efecte stimulatoare asupra LB

În conjuncţie cu IL-3 induce formarea precursorilor megacariocitari prin creşterea lor numerică şi în dimensiuni

Activează proliferarea şi producţia de Ig de către LB.

Factor de creştere pentru plasmacytoma şi progenitori macrofagici.

Asemănătoare IL-6

IL 12

Izolată în 1989 Importantă împotriva patogenilor intracelulari. Induce producţia de IFN gamma de către LT şi NK Sporeşte activitatea NK şi ADCC Stimullează proliferarea şi diferenţierea LTH1 CD4

Produsă de APC profesioniste: Macrofage Celule dendritice LB activate

Are o dublă acţiune: Proinflamatorie Imunoreglatoare

IL 13

Descoperită aproape concomitent cu IL-12

Are funcţii “de tip Il-4”, dar mai puţin pregnante

Produsă de LT CD4+ (Th0, Th1, Th2) şi CD8+ activate, care acţionează la nivelul LB şi monocitelor/macrofagelor.

Inhibă producerea de citokine inflamatorii (IL-1, IL-6, TNFa, IL-8) prin monocitele activate de LPS

Induce exprimarea CD23 pe LB cells

IL 14

Identificată în 1991

Produsă de LT

Stimulează LB activate ( dar nu şi pe cele în repaus)

Inhibă sinteza de Ig în cazul în care LB este activat de mitogeni (ConA, PHA)

IL 15 Descrisă în 1994, independent de două grupe

de cercetători ca analog funcţional al IL-2), capabil să stimuleze LT şi NK.

Sursa principală de Il-15 în organism: Placenta Ţesuturi : plămân, ficat, rinichi, inimă, muşchi striaţi Celule (monocite/macrofage, celule stromale

medulare, epiteliale)

Ar putea fi o formă alternativă a IL-2 necesară în limfopoieză şi/sau modularea răspunsului imun, având în plus activitate de proliferare a mastocitelor.

IL 16

Produsă de: LT (Tc CD8+ şi CD4+)

Mastocite

Eozinofile

Celule epiteliale din căile respiratorii, fibroblaste

Acţiune proinflamatorie şi imunomodulatoare

Chemoatractantă pentru celulele CD4+ (LT monocite) şi eozinofile, recrutându-le la locul inflamaţiei.

Stimulează exprimarea receptorului pentru IL-2, IFN gamma şi a celulelor de adeziune la matricea extracelulară a monocitelor şi eozinofilelor.

IL 17

Activitate de stimulare: a secreţiei de:

citokine proinflamatoare chemokine prostaglandine

– de către sinoviocite în artrite– macrofage

a exprimării moleculelor de adeziune de către aceste celule.

Efecte inflamatoare similare cu ale TNF şi LT.

Efecte hematopoietice, argumetează producerea de Il-6, G-CSF şi de neutrofile.

IL 18

factor de inductor al sintezei de IFN gamma IGIF-IFN gamma- inducing factor, IL-1 gamma

Descoperită de echipa lui Okamura în 1995 ca o consecinţă a capacităţii acesteia de a induce producerea de IFN gamma la şoarecii cu şoc endotoxic.

Exprimată larg, dar nu universal, pe diferite tipuri tisulare: Pancreas Rinichi Muşchi scheletic Ficat Plămân Os (osteoblaste) Piele (keratinocite).

Exprimat în: Splină

Timus

Leucocite

Ficat

Plămân

Inimă

Intestin

Prostată

Placentă

Nu este exprimată în: Creier

Muşchi scheletici

Rinichi

Pancreas

Receptorul pentrul IL-18 (IL-18R):

Acţiune:

un factor stimulator asupra LTh1

efect de activare a celulelor NK.

Membri ai familiei IL-10:

IL-19 – nici o funcţie descrisă

IL-20 – reglează participarea keratinocitelor în inflamaţie

IL-21

IL-22 - produsă de LT activate

IL-24 - leagă keratinocitele

IL-23:

Similară IL-12

Produsă de celule dendritice activate

Stimulează producerea de IFN şi proliferarea LT cu memorie

INTERFERONII

IFN gama

Produs de LT

Descris de Isaacs şi Lindeman în 1957

activitate imunomodulatorie, antivirală şi antitumorală.

Activităţi : acţionează sinergic cu alte citokine în inducerea producţiei de

Atc.

sporeşte activităţile de tip citotoxic ale Mcf, LfT şi celulelor NK asupra celulelor transformate.

FACTORII DE NECROZĂ TUMORALĂ

S-au descris două tipuri:

Structural diferite

Similare funcţional:

TNF-a (caşexina)

TNF-b (limfotoxina)

Limfotoxina

TNF beta

Produsă de LT activate

Are efecte citolitice asupra celulelor ţintă:

Tumorale

Străine

Alterate de agresiunea antigenică

Factorul de necroză tumoralăTNF alfa = tumor necrosis factor alfa

Caşectina Produsă de macrofage

Efect de distrugere a celulelor tumorale "in vitro“

Cooperează sinergic cu IL 2 în: Activarea chimiotaxiei Activarea funcţiei de bactericidie a granulocitelor

Activează LT (care la rândul lor vor produce IL 2 şi IFN gama şi alţi factori stimulatori)

Reglează producţia de anticorpi

Eliberează activ proteine de fază acută din hepatocite.

Schematizarea efectelor IFN γ asupra mai multor categorii de celule.

Neuroleukinele Substanţe care permit examinarea noilor

interacţiuni între sistemul nervos şi reţeaua de citokine.

Proteina murină matură, comportând 588 acizi aminaţi este un factor de creştere pentru anumiţi neuroni.

Produse ale: glandelor salivare, muşchiului striat, creierului, dar mai ales al limfocitelor T stimulate prin lectine.

Joacă un rol împreună cu IL 4 şi IL 5 în activarea expansiunii clonale a LB.

Prezintă o foarte mare homologie cu o enzimă (fosfoexoză izomerază) importantă în glicoliză.

Factorii de stimulare ai coloniilor celulare

CSF (Factorii stimulatori de colonii)

Numeroase citokine sunt capabile să stimuleze creşterea uneia sau mai multor linii hematopoietice (IL 3, dar şi în cazul IL 1, IL 6, IL 7.) – CSF:

GM -CSF - (factorul stimulator al coloniilor de granulocite şi macrofage)

G-CSF - factorul stimulator al coloniilor de granulocite

M-CSF sau CSF-1 - factorul stimulator al coloniilor de macrofage

GM -CSF (factorul stimulator al coloniilor de granulocite şi macrofage)

Stimulează proliferarea liniilor precursoare pentru macrofage şi granulocite

Activează şi polimorfonucleare mature

Produs de macrofage, anumite linii de celule tumorale, de celule stromale ale măduvei osoase prin LT activate, fibroblaste şi celulele endoteliale.

G-CSF factorul stimulator al coloniilor de

granulocite

Stimulează în mod particular linia precursoare de granulocite.

Reprezintă un lanţ de 177 aminoacizi, fără să prezinte homologii cu GM -CSF sau IL-3.

M-CSF sau CSF-1

factorul stimulator al coloniilor de macrofage

Stimulează proliferarea liniei precursoare a monocitelor

Poate fi produs de fibroblaste, celule endoteliale sau macrofage.

Factorii de creştere – GF

– Factor de creştere nervoasă (NGF) 1949

– Factor de creştere a celulelor epidermale (EGF)

– Factor de creştere a fibroblastelor(FGF).

Prostaglandinele

Compuşi biologici activi Produşi de toate ţesuturile şi celulele care au

suferit un proces de stimulare la nivelul membranei plasmatice.

Sintetizate local în cantităţi foarte mici şi acţionează scurt timp datorită metabolizării lor rapide.

Pe baza structurii şi activităţii lor biologice s-au descris mai multe clase de PG : PGA, C,D,E,F,H, I

În cadrul acestor clase există molecule cu una sau două duble legături notate ca molecule de tip 1 sau 2 - PGE1 şi PGE2

O sursă importantă de PG - acizii graşi nesaturaţi, hidrolizabili şi polioxigenaţi, care conţin un inel de ciclopentan şi au un schelet de bază alcătuit din acid prostanoic. Acesta sub influenţa fosfolipazelor, se transformă în acid arahidonic care este un precursor al tuturor moleculelor de prostaglandine. Sub influenţa lipooxigenazelor, are loc formarea de leucotriene (LT), substanţele cu implicaţii majore în desfăşurarea proceselor inflamtorii.

Acizi graşi nesaturaţi hidrolizabili şi polioxigenaţi, care conţin un inel de ciclopentan şi au un schelet de bază alcătuit din acid prostanoic

acid arahidonic

leucotriene

Reacţie inflamatorie

Efect fiziologic predominant asupra muşchilor netezi şi în inducerea proceselor inflamatorii

Multiple funcţii biologice - intervin în: Fiziologia muşchilor netezi

Transmiterea influxului nervos

Interacţiuni hormonale

Procesele imune

Influenţează comportarea celulei – induce schimbări în funcţiile membranei (alterează compoziţia în lipide, proteine şi glicoproteine, fluiditatea şi permeabilitatea membranei)

Factorii de transformare a creşterii (TGF)

Familie de citokine produse de LT activate de antigene şi celulele mononucleare activate bacterian.

TGF-α - creşterea şi diferenţierea celulelor mezenchimale şi epiteliale.

TGF-β - acţiune stimulatoare sau inhibitoare asupra celulelor ţintă, în funcţie de tipul celular şi de interacţiunea cu alţi factori celulari.

modulează creşterea, diferenţierea şi activitatea LB, TLTh, LTc, celulelor NK şi LAK

inhibă activarea celulelor NK precum şi producţia de citokine a LT, fiind considerată o citokină importantă cu rol imunosupresor al expansiunii celulare excesive în cadrul răspunsului imun.

EFECTORII CELULARI AI IMUNITĂŢII

Celulele limfocitare - responsabile de specificitatea reacţiilor imunologice.

Subpopulaţii :

Limfocitele T - asigură imunitatea celulară

Limfocitele B - asigură imunitatea umorală.

ONTOGENEZA LIMFOCITELOR

Diferenţierea LB şi T are loc în OLC şi parcurge mai multe etape:

Apariţia succesivă a unor molecule funcţionale în citoplasmă sau sprafaţa celulară Celulele maturate părăsesc OLC Se distribuie în zonele B şi respectiv T-dependente

din OLP (homing), graţie unor receptori specifici de suprafaţă.

Fenomenul de homing - caracterizează Lf pe toată durata vieţii lor:

Un LB care părăseşte un limfonod şi circulă în organism se va aşeza în alt teritoriu limfoid dar tot într-o zonă B-dependentă

Celulele mature imunocompetente, care au părăsit OLC şi nu au întâlnit încă Atg. specific - virgine

După întâlnirea cu Atg. aceste celule suferă o serie de transformări morfologice şi structurale care se finalizează cu o mitoză.

Celulele "transformate" au o talie foarte mare şi citoplasma intens bazofilă - celule "blastice" (au o înfăţişare asemănătoare cu elementele medulare tinere -"blastice"- din care se formează celulele sanguine) sau "imunoblaşti".

Prin mitoză imunoblaştii generează 2 celule-fiice diferite:

celulă efectoare - parcurge până la completare programul de maturaţie al liniei celulare respective

celulă de memorie - identică cu celula-mamă

Compartimentul celulelor de memorie - asigură menţinerea clonelor specifice pentru Atg.

Fenomenul transformării blastice poate fi reprodus "in vitro" - Lf. cultivate sunt incubate cu Atg. sau cu lectine vegetale (denumite şi substanţe mitogene: Fitohemaglutinina şi Concanvalina A ).

Testul de transformare blastică este curent utilizat în clinică pentru testarea funcţiei limfocitelor.

Măduva osoasă este sediul CSL care provin din diferenţierea CS multipotente.

CSL sunt bipotente – generează: LB

LT

La mamifere şi la om joacă un rol de organ burso-echivalent de diferenţiere şi de maturare a LB.

Schema generală a distribuţiei celulelor limfoide

Compartimentul de diferenţiere şi de maturare

Compartimentul funcţional

Măduva osoasă (M.O.)

Timus LT

Celule stem limfoide (CSL)

M.O. LB

Limfonoduri SplinaStructurile limfoide

asociate tractului digestiv şi respirator, inelul limfatic Waldeyer, plăcile Peyer, apendicele, pătura submucoasă.Altele: stratul dermic, etc.

Organe limfoide centrale(OLC) (primare)

Organe limfoide periferice (OLP) (secundare)

apariţia precoce în cursul dezvoltării embrionare;

centrele limfopoiezei: iniţial diferenţiere CSL* în celulele B şi T imature: în continuare maturarea LB şi T şi migrarea celulelor devenite imunologic competente în OLP;

procesele de diferenţiere-maturare sunt independente de Atg.;

extirparea sau iradierea lor precoce, atrag după sine lipsa formării Lf mature şi imunodeficienţe grave. Repopularea lor poate fi realizată numai cu celule stem

se formează în urma OLC;sediile unde se distribuie LB

şi T imunologic competente formate în OLC;

LfB şi T se repartizează preferenţial în zone microanatomice, distincte B-dependente (foliculii limfoizi) şi T-dependente (zonele paracorticale din limfonoduri şi tecile periarteriale din splină);

trafic permanent de Lf între diversele OLP;

după iradiere corporală totală pot fi repopulate cu Lf mature;

sedii ale răspunsului imun;

* CSL - celule stem limfoide

Ontogeneza limfocitelor B şi T

Ontogeneza limfocitelor B şi T

ONTOGENEZA LIMFOCITELOR B

Etapa medulară (independentă de Atg)

Evenimentul iniţial care anunţă angajarea CSL în diferenţierea către linia B - rearanjarea genelor pentru lanţurile H de Ig - apariţia de lanţuri miu intracitoplasmatice (cµ).

Rearanjările încep pe ambii cromozomi 14, dar se finalizează numai pe unul singur împiedicând astfel producerea de lanţuri cu specificităţi diferite în aceeaşi celulă.

Ulterior se rearanjează şi genele pentru lanţurile L (K) - asamblarea în citoplasmă a moleculelor complete de IgM (cIgM).

Celulele cµ+ şi cIgM+ - "pre-B".

IgM devine exprimată pe suprafaţă (sIgM) - celulele B imature.

sIgM poate funcţiona ca receptor pentru Atg. şi se presupune că celulele B imature pot reacţiona cu Atg. proprii dacă moleculele de Ig exprimate pe suprafaţă sunt corespunzătoare.

Această interacţiune nu ar reproduce modelul celulelor mature (transformarea blastică, mitoză, etc.) ci ar fi urmată de desprinderea IgM de pe suparafaţă.

Deoarece LfB imature nu pot reface aceste sIg, ele vor rămâne în continuare inactive.

Acest fenomen de selecţie negativă ar preveni dezvoltarea unor clone autoreactive şi ar putea sta la baza tolerării selfului.

Celulele care nu au fost eliminate prin selecţie negativă continuă să se maturizeze.

În cursul maturării sunt achiziţionaţi pe suprafaţă şi alţi markeri:

Atg. CMH de clasa I şi II (DR), CR1, CR2, RFcγ.

LfB "virgine" care părăsesc MO exprimă pe suprafaţă 2 molecule de sIg: IgM + IgD.

Dezvoltarea LB în măduva osoasă

B Reglează apariţia receptorilor pentru antigene

Măduvă osoasă asigurăMATURAREA, EDUCAREA & DIFERENŢIEREA LB

Asigură specificitate pentru fiecare moleculă în parteB

Verifică şi elimină LB self-reactiveB

Exportă celulele utile la periferieB

Asigură locul sintezei anticorpilorB

LB imature &mature

Sinus central

Progenitori Pre-B

Celule stromale

X

X

X

Endoosteum

Macrofag

Schema dezvoltării LB în MO

CYTOKINE

2. Secreţia de cytokine de către celulele stromale

B

Celulele stromale din MO asigură dezvoltarea LB

Tipurile de cytokine necesare fiecărui stadiu de diferenţiere sunt diferite

Celulă stromală

1. Contacte specifice celulă-celulă între celulele stromale şi LB

Contact celulă - celulă

Celulă stromală

LB în curs de maturare

B

B

Celulă stromală

Periferie

Stadii de dezvoltare a LB

Celula Stem Celulă pro-B timpurie

Celulă pro-B tardivă

Celulă pre-B mare

Celulă pre-B mică LB imatur LB matur

Fiecare stadiu de dezvoltare este definit prin rearanjarea genelor pentru lanţurile H şi L, exprimarea Ig de suprafaţă, a moleculelor de adeziune şi a receptorilor pentru cytokine

Celulăpro-B

timpurie

Receptor Tyrosinekinase

Stem cell factor

Cell-bound growthfactor

VLA-4(Integrina)

Stem

Cytokinele şi interacţiunile celulare în fiecare stadiu de diferenţiere sunt

diferite

Celulă stromală

Molecule de adeziune

VCAM-1(superfamilia Ig)

Celulă pro-B

timpurie

Receptor Pentru IL 7

Celulă stromală

Celulă pro-Btardivă Celulă

Pre-B

IL-7Factor de creştere

B Y

Y

Y

YB

Celulă pre-B mică

Nu prezintă receptor pentruantigene

la suprafaţa celulei!!Poate fi self-reactivă!!

LB Imatur

Prezintă sIgPoate detecta Atg din mediu

Poate fi verificată pentru self-reactivitate

Achiziţionarea specificităţii pentru antigen crează necesitatea verificării recunoaşterii

self antigenelor

1. Eliminarea din repertoriu DELEŢIE2. Paralizie funcţională ANERGIE3. Alterarea specificităţii MODIFICAREA RECEPTORILOR

Self toleranţa LB: deleţia clonală

LB imatur Recunoaşte

Self atgMULTIVALENTE

B

Deleţie clonală prinapoptoză

YYBLB

imatur

BCelulă pre-Bmică

Celula pre-B mică Asamblează Ig

Self toleranţa LB : anergia

B

B

LB anergic

IgD normal IgM scăzut

LB imatur Recunoaşte Self atgsolubile

No cross-linking

YYB

LB imatur

BCelulă pre-Bmică

Celula pre-B mică Asamblează Ig

IgM

IgD

IgD

IgD

Etapa dependentă de Atg

După întâlnirea cu Atg. specific, LB mature suferă procesul de transformare blastică în urma căruia vor genera:

Celule de memorie Celule de repaos, însă se activează rapid după

orice reântâlnire cu Atg. specific

Plasmocite efectoare Stadiul terminal al ontogenezei LfB

LfB pierd sIg şi vor exprima în schimb alţi markeri de suprafaţă ("plasma cell antigens"): PCA1 şi PCA2.

Veriga finală a imunităţii umorale:

sinteza anticorpilor de către plasmocite

Etapa dependenţei de Atg.

Exprimarea markerilor în cursul diferenţierii LB

LB recunoaşteantigene non-self la

periferie

Plasmocite Secretoare de Ig

Diferenţierea la periferie

YY

YY

YY

B

Y YBY YB

LB matur periferic

CD21(receptor C3d)

CD19

CD81(TAPA-1)

IgaIgb

CD45

Coreceptorii LB

Recircularea LB prin organele limfoide

LB în sânge

Vas limfatic eferent

Aria LT

Aria LB

Antigenul pătrunde în limfonod prin vasul limfatic

aferent

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

LB părăsesc circulaţia sanguină & intră în limfonod prin venulele

cu epiteliu endotelial înaltLBproliferează

rapid

CNTRUL GERMINALProliferare intensă

Centrii germinalieliberează LB

care se diferenţiazăîn plasmocite

Recunoaşterea de către LB a antigenelor străine în organele limfoide

B

B

2. Ataşarea şi internalizarea prin Ig induce exprimarea CD40

3. Fragmentele de peptide ale antigenelor sunt ataşate de moleculele MHC intracelular.

Complexele MHC/peptide suntexprimate la suprafaţa celulei.

Soarta antigenelor internalizate de LB

1. Captura antigenelorprin Ig specifice

ONTOGENEZA LIMFOCITELOR T

A. Etapa timică

Celulele stem migrate din măduva osoasă ("protimocitele") se dispun în zona corticală unde vin în contact cu celulele epiteliale ale stromei şi cu celulele fagocitice (dendritice) localizate în timus.

Toate aceste celule secretă factori stimulatori -"hormoni timici“:

Timo-poietina

Timulina

Timozina

Factorul timic

IL1 - produsă de celulele dendritice

exprimă antigenele condificate de CMH.

secretaţi de celulele epiteliale

Protimocitele se vor diferenţia ireversibil în celulele T.

Procesul diferenţierii implică două serii de evenimente care se întrepătrund:

Maturaţia şi diversificarea în subseturi (subpopulaţii) funcţionale Dobândirea toleranţei faţă de self (educaţia LT).

Maturaţia LT conduce în final la exprimarea pe suprafată a receprorului specific pentru Atg. -Tişi a altor molecule funcţionale care asigură "imunocompetenţa".

Pe măsură ce se maturează, Lf intratimice ("timocitele") migrează din corticala timică în medulară.

Exprimarea markerilor în cursul diferenţierii LT

Stadii de diferenţiere:

Stadiul I "protimocitele" corticale

Stadiul II timocitul "comun“

Stadiul III timocitul "matur"

Stadiul I ("protimocitele" corticale)

Exprimarea pe suprafaţă, a receptorului pentru eritrocitele de oaie (CD2 sau T 11)

Sinteza de molecule CD 3 care rămân localizate intracitoplasmatic

Începe rearanjarea genelor pentru lanţurile beta şi ceva mai târziu aceea a lanţurilor alfa ale receprorului pentru Atg. (Ti)

Aceste lanţuri vor rămâne în acest stadiu cantonate în citoplasmă.

Stadiul II ( timocitul "comun"): pe suprafaţa celulară apar încă trei Atg.:

CD 1 ( sau T6) - Atg. efemer care se exprimă numai în acest stadiu

CD 4

CD 8

apar coexprimate pe aceeaşi celulă

Stadiul III ( timocitul "matur") Timocitele migrează în medulară şi segregă în două grupe:

celulele CD4+ celulele CD8+

Apar pe suprafaţă trei molecule implicate în recunoaştere şi activare: Ti CD3 CD8

Receptorul pentru Atg. (Ti) se asociază fizic cu CD3 - formează complexul de recunoaştere Ti-T3

moleculele CD4 şi CD8 (exprimate fiecare pe câte un subset specific de LfT)

moleculele CD2 (care se menţin pe suprafaţa LT).

cele două subseturi de LT (CD4+ şi CD8+) părăsesc timusul şi se distribuie în zonele T- dependente al OLP.

Etapa timică de la celulele stem până la eliberarea LT mature durează circa 3 zile.

Activarea LT implică două mecanisme:

1.Activarea specifică de Atg - cuplată cu recunoaşterea moleculelor codificate de CMH.

LT pot recunoaşte Atg. numai dacă acesta este expus pe o suprafaţă celulară şi asociat în mod obligatoriu cu moleculele CMH.

LT operează cu două grupe de molecule de suprafaţă: complexul Ti-T3 moleculele de legare CD4 şi CD8.

Interacţiunea LT cu celulele care expun Atg. începe prin formarea unor legături între moleculele CD4 şî CD8 cu moleculele CMH expuse pe celula parteneră:

CD4 - CMH clasa a II-a CD8 - CMH clasa I;

Receptorul Ti recunoaşte Atg., iar semnalul de recunoaştere este amplificat şi transmis în interiorul LT prin intermediul lui CD3.

CD4 şi CD8 joacă un rol asociativ în recunoaşterea Atg. care este îndeplinită specific de către Ti;

2. Activarea independentă de Atg. şi de moleculele CMH - mediată de CD2.

CD2: proteină care mediază formarea rozetelor cu eritrocite de oaie activarea LT şi formarea rozetelor sunt independente, deoarece

sunt mijlocite de epitopi diferiţi.

Este independentă de complexul macromolecular Ti-T3 şi ar funcţiona ca o cale alternativă de recrutare nelegată de Atg. - rol de augmentare (amplificare) nespecifică a reacţiei imune moleculare.

Este controlată de receptorul Ti: după ce o celulă a fost stimulată prin intermediul acestuia,

activarea nespecifică prin CD2 este blocată.

Poate fi indusă in vitro cu AcMo speciali, dar "triggerii", care acţionează in vivo, nu au fost încă identificaţi.

Deoarece moleculele CD2 apar încă în stadiul I al diferenţierii intratimice, calea alternativă de activare poate acţiona în etapele dinaintea exprimării complexului Ti-T3 şi ar servi la colectarea şi eliminarea clonelor LfT autoreactive.

Comportamentul LT vis-a-vis de Atg. şi de proteinele codificate în CMH prezintă următoarele particularităţi:

Recunosc şi răspund dacă li se prezintă: Un Atg. străin asociat cu proteinele codificate de CMH-ul propriu

(proteinele CMH);

Proteinele CMH non-self în absenţa antigenului (respingerea grefelor s-ar datora faptului că proteinele CMH caracteristice ţesutului transplantat se comportă şi apar la nivelul molecular ca un Atg. străin);

Nu reacţionează impotriva: Proteinelor selfului codificate în CMH, în absenţa Atg.

("tolerează") selful;

Atg. străine prezentate împreună cu proteinele CMH non-self.

Rolul timusului în ontogeneza LT ar avea deci o dublă valenţă:

organ de diferenţiere şi maturare;

organ de educare a LT pentru recunoaşterea selfului.

Procesul de "educare" : Eliminarea selectivă a celulelor care reacţionează împotriva

selfului (antigenele codificate în CMH, asociate eventual cu alte Atg. proprii).

Celulele destinate să recunoască Atg. străine nu sunt eliminate în această fază deoarece nu au aproape deloc şanse să întâlnească aceste antigene.

Îşi perfecţionează maturarea, trec în sistemul limfoid periferic, unde vor stabili contactele cu Atg. străine.

Rolul major al educării l-ar juca celulele stromei timice care exprimă Atg. CMH proprii şi cu care timocitele în curs de maturare stabilesc contacte intercelulare strânse.

Mecanismele discriminării selfului nu sunt descifrate.

LT posedă nativ un repertoriu de posibilităţi de a produce molecule de receptori pentru Atg. străine şi pentru o gamă largă de Atg. CMH (şi proprii şi străine).

Epiteliul timic ar selecţiona numai acele celule limfoide care posedă receptori pentru moleculele CMH autohtone exprimate pe suprafaţa celulelor epiteliale.

modelul presupus nu explică paradoxul comportării LT mature:

cu toate că sunt tolerante faţa de moleculele CMH-self posedă un aparat de recepţie prin care se recunoasc Atg. străine numai dacă sunt asociate cu Atg. CMH proprii.

B. Etapa posttimică (dependentă de Atg.)

Subpopulaţiile T mature au fost grupate în două mari categorii cu funcţii distincte:

Celule cu funcţii efectoare

Celule cu funcţii de reglare

Celule cu funcţii efectoare

LTc = LT citotoxice

Implicate în:

Distrugerea celulelor infectate cu virus

Distrugerea celulelor tumorale

Respingerea grefelor.

Celule cu funcţii de reglare

LTh = LT helper sau auxiliare

LTs =LT supresoare

LTHD – LT hipersensibility delayed

LT cs - LT contrasupresoare (Tcs)

LTh - rol esenţial în stimularea apariţiei plasmocitelor şi activarea celulelor Tc şi Ts.

LTh sunt T4+ (exprimă markerul CD4). Populaţia CD4+ cuprinde, însă. pe lângă celulele Th şi limfocitele

T "inductoare". Acestea favorizează selecţia celulelor corespunzătoare Atg. şi

induc maturarea LfTc şi Ts.

LTs - modulează răspunsul imun umoral şi celular în sens limitativ.

Populaţia CD8+ include atât LTc cât şi LTs.

LTHD - implicate în reacţiile de hipersensibilitate întârziată.

LTcs – eliberează LB de sub influenţa negativă a celulelor Ts.

LT în repaos exprimă pe suprafaţă, moleculele implicate în cele două căi de activare:

CD2

complexul Ti-T3.

Numărul moleculelor Ti-T3 este maxim

Receptorul pentru IL2 (RIL2) este absent sau slab exprimat.

După recepţia semnalului eliberat de Atg. are loc următoarea secvenţă de evenimente celulare:

internalizarea ("modularea") complexului Ti-T3.

exprimarea rapidă a RIL2 pe suprafaţă celulară.

secreţia IL2

diviziunea celulară

În inducerea fenomenelor iniţiale este necesară intervenţia IL1 eliberată de Mcf.

Subseturi de limfocite

LB activate şi

macrofage

LT HELPER

Th

Omoară celule

Infectate cu virus

LT Citotoxice

CTL

Plasmocite producătoare

de anticorpi

PC

T B

LT LB

CLP

Precursor

Limfoid

Common

LT efectoare

LT citotoxice –ucid direct celule infectate

Th1 – stimulează activarea macrofagelor

Th2 –stimulează producţia de anticorpi

Limfocit

în repaos

Limfocit

activat

Limfocit în repaos

Plasmocit

LT şi LB morfologic identice

T

Selful şi nonselful: proteinele membranare

Recunoaşterea unui agent infecţios ca străin presupune ca sistemul imunitar :

să recunoască anumite structuri specifice care constitue selful

să distingă structurile care nu îi aparţin şi care constitue non-selful

Proteinele membranare

Proteine ancorate în membrana citoplasmatică a celulelor

Toate celulele posedă un ansamblu de proteine membranarecare intervin în comunicarea intercelulară

Aceste molecule de suprafaţă asigură o dublă funcţie :

De recunoaştere: pot recunoaste un ligand specific (molecula a matricii extracelulare, molecule membranare ale altei celule sau mediatori solubili)

Efectoare : permit adeziunea celulelor şi/sau transmit celulei recunoscute semnale care vor fi captate de enzimele membranare sau citosolice şi transmise nucleului pentru activarea sau inhibarea expresiei anumitor gene.

Proteine membranare care constituie selful:

Moleculele complexului major de histocompatibilitate sau moleculele CMH

Asemănătoare HLA pentru human leucocytes antigens.

Moleculele CMH sunt codate de 2 grupe de gene :

genele de clasa I sunt genele A,B,C

genele de clasa II sunt genele DP, DQ şi DR

Aceste molecule formează o "nişă" în interiorul cărora peptidele (P) sunt ataşate.

Moleculele CMH clasa I - prezente pe toate celulele nucleate ale organismului

Moleculele CMH clasa II - prezente pe anumite celule nucleate

Numărul de combinaţii posibile este foarte mare şi probabilitatea de a găsi aceeaşi combinaţie la doi indivizi este improbabilă : moleculele CMH exprimă bine "selful" , adicăindividul.

Moleculele de clasa I sau II au proprietatea de a se asocia cu peptideleprovenite din degradarea proteinelor intracelulare (proteinele citosolice).

Moleculele de clasa II au proprietatea de a se putea asocia peptidelor provenite din degradarea proteinelor extracelulare endocitate.

Metode de identificare a celulelor limfoide

LB - Secreţia de atc. - efectorii RI umoral

LT - cu mai multe subpopulaţii: LTc - citotoxice (elemente efectoare ale RI celular) LTh - auxiliare ("helper") LTs - supresoare elemente ale reglării RI LT cs LT hd

LGL (large granular lymphocytes) - asigură funcţia NK ("natural killer"): citotoxicitate directă

K ("Killer") - celule mononucleate asemănătoare cu Lf care îndeplinesc funcţia de citotoxicitate mediată cu Atc. (ADCC = antibody dependent cellular cytotoxicity).

a) Identificarea prin anticorpii monoclonali (AcMo)

Pentru asigurarea funcţiilor de comunicare, celula regleazăexpresia moleculelor de suprafaţă în funcţie de semnalele primite, pentru a deveni mai sensible sau temporar refractare la semnal.

Proteinele membranare au fost descoperite prin studiul fixării anticorpilor monoclonali produşi prin imunizarea şoarecilor contra leucocitelor umane.

Se obtin diverşi anticorpi care recunosc aceeaşi proteinămembranară.

Aceşti anticorpi sunt regrupaţi în clase de diferentiere iar antigenele recunoscute sunt notate cu prefixul CD.

Pentru evitarea confuziilor generate de diferenţele de terminologie dintre acei AcMo produşi de firme diferite dar care recunosc epitopi comuni, s-a introdus nomenclatura "CD" (Cluster Designation) pentru definirea markerilor.

Markerii celulari : antigenele CD Cluster of Differentiation Antigens

Pot fi produşi anticorpi monoclonali împotriva fiecăruia

Populaţii celulare distincte exprimă proteine membranare de suprafaţă distincte

Pot fi utilizate pentru a determina tipul celular, vârsta, capacitate de activitate (LTh este CD3+CD4+CD8-)

Există cel puţin 80 de clase diferite

Markerii au semnificaţii diferite:

1. Markeri exprimaţi pe toate celulele unei serii celulare şi în toate treptele de maturaţie ale acestor celule - "panantigene“:

servesc pentru identificarea acelei serii

CD2 exprimat de LT

CD24 apare pe LB

2. Markeri exprimaţi numai într-o anumită treaptă a maturaţiei celulelor unei serii, permiţând identificarea etapei de maturaţie sau a "vârstei" celulare :

CD1 exprimat pe LT imature din timus

CD3 pe LT adulte

3. Markeri care definesc subseturi funcţionale ale unei populaţii:

CD4 - markerul LT helper CD8 - markerul LT supresoare

4. Markeri asociaţi cu o stare funcţională a celulei

CD25 - receptorul pentru IL 2 care apare după activarea LTh

5. Markeri comuni pentru celulele ce aparţin unei serii celulare diferite:

CD35 - exprimat pe LB şi LT dar şi pe monocite, neutrofile, eozinofile sau eritrocite şi joacă rol de receptor (R) pentru componenta C3 a complementului.

Rol funcţional - receptori pentru semnalele diferite din mediu:

LT exprimă pe suprafaţa lor receptorul pentru Atg. -Ti

CD3 - strâns asociat cu R pentru Atg al LT (Ti) împreună cu care participă la recunoaşterea Atg –complexul de recunoaştere pentru atg.

CD4 şi CD8 - participă la procesul de recunoaştere a Atg. ca molecule de legătură.

Celulele prezentatoare de atg. exprimă pe suprafaţa Atg cuplat cu molecule ale complexului major de histocompatibilitate.

Imunocompetenţa unui limfocit depinde de sinteza unui receptor membranar capabil de recunoaştere specifică a unuiantigen

Fiecare limfocit poartă un receptor care-i permite să identifice o grupare chimică(peptidică : 8 - 15 aminoacizi sau polizaharidică : 5 - 6 zaharuri).

Ansamblul de receptori diferiti purtaţi de limfocite defineşte repertoriul imunologic al unui organism. (107 )

Ti-T3 ( Ti-CD3):

Unitatea funcţională derecunoaştere a atg. de către LT.

Ti - receptorul pentru atg.

Semnalul receptat este preluatde CD3 şi prin intermediu unorrelee proteo-enzimaticemembranare (proteina G,fosfolipaza C) provoacăgenerarea mesagerilor secundari(inositol trifosfatul şi diacilglicerolul). I3P şi DC induccreşterea Ca+ intracelular.

Anumite proteine specificetransportatoare de Ca+ deexemplu Calmodulina) mediază ncontinuare activarea unor genenucleare care comandă activareacelulei ( exprimarea R.IL 2,secreţia IL2, proliferare)

Pe suprafaţa:

LTh - complexele Ti - T3 sunt exprimate alături de moleculele CD4

LTs - exprimă complexul Ti-T3 alături de CD8

Recunoaşterea Atg. este condiţionată de legăturile care se crează între aceste molecule partenere.

Aceste asocieri apropie celulele, creând condiţiile "analizării" Atg. de către Ti.

Dacă semnalul antigenic este acceptat, el va fi transmis cu ajutorul CD3 în celula limfoidă, provocând activarea acesteia.

Dacă semnalul Atg. nu este recunoscut de Ti, cele două celule se desprind urmănd să-şi caute alte partenere

Limfocitele B

Receptorul pentru antigen se numeşte BCR (B cell receptor) - Ig membranară (Igm sau sIg)

La suprafaţa fiecărui LB se găsesc 105 molecule de BCR

Toate aceste molecule sunt identice : fiecare LB nu sintetizează decât o singură varietate de sIg.

Un LB nu poate recunoaşte decât un singur epitop

Prin BCR, LB recunosc direct antigenele, care trebuie să fie solubile şi circulante în mediul intern sau să fie corpusculare (paraziţi, bacteri, virusuri sau celule).

Un antigen posedă mai mulţi determinanţiantigenici diferiţi (un mozaic de epitopi) şi va fi recunoscut de mai multe LB.

De asemenea, două antigene diferite pot prezenta acelaşi epitop : acelasi LB se poate fixa pe două antigene diferite care posedăacelasi epitop.

LB exprimă la suprafaţă: moleculele CMH clasa I şi II - CPA receptori CR (CR – complement receptor) pentru

componenta C3 a complementului, receptori pentru fragmentul Fc al IgG (RFc IgG).

b) Identificarea LT şi LB prin metoda de rozetare

Eritrocitele de oaie incubate împreună cu LT se ataşează formând un complex celular în care LT apare înconjurat de Er. (rozetă).

Ataşarea este mediată de două molecule:

CD2 (Th) de pe suprafaţa LT (care prezintă unele similitudini structurale cu sIg)

LFA 3 de pe memebrana eritrocitelor de oaie.

LFA 3 (Lymphocyte Function Associated Antigen) este o glicoproteină din familia mare a proteinelor de adeziune şi deci diferă de Atg. eritrocitare "de grup sanguin".

Aceste rozete au fost denumite "directe" sau "E"

Interacţiuni molecularecare se stabilesc între Mcf şi LT cu ocazia prezentării Atg.

Formarea rozetelor cu eritrocite de oaie

LB ataşează pe receptori:

Eritrocite învelite cu IgG rozete "EA"- erytrocyt-antibody

Eritrocite învelite în molecule de complement care au fost fixate prin intermediul unor IgM, care servesc ca piese de legătură

rozete "EAC" - erytrocyte-antibody-complement

Rozete "E" şi "EA"

Principiul formării rozetelor EAC, utilizate pentru studiul receptorilor

pentru C’

În sângele periferic - circulă 1500 -3000 limfocite/mmc

15-20% - LB (EACH) 80% - LT (E+):

cca 60% - LTh 30% - LTs

Raportul normal Th/Ts - 2

Circa 1-2% dintre limfocitele circulante sunt E- şi EAC- ("non-B non-T")

Printre aceste celule "nule" unele demonstrează activitate NK şi K.

Fenotipul LB mature

- sIg (Ig de suprafaţa) = R pentru Atg: serveşte la recunoaşterea Atg- RFc = R pentru segmentul Fc al IgG- CMH.DR = Atg de histocompatibilitate de clasa a II-a- CD35 (CR1) = R.C3b- CD21 (CR2) = R.C3b- M (mouse) = R pentru eritrocite de şoarece: este exprimat pe LB incomplet mature- CD19 = pan B.- CD20 = pan B.

Fenotipul LT mature

- YT35 (Ti) = R pentru Atg al LT- CD3 (T3) = indică maturarea, este asociat funcţional cu Ti- CD2 (T11) = R pentru eritrocite de oaie- CD25 (Tac) = R pentru interleukina 2 (IL2)- CD4 (T4) = este exprimat numai pe LT helper şi inductoare (Th/i)- CD8 (T8) = este exprimat numai pe LT citotoxice şi supresoare (Tc/s)- CMH.DR = este exprimat numai de LT activate

Identificarea LB şi LT după receptorii pentru Atg

Receptorul pentru Atg. al LB - sIg. sIg:

– exprimată pe LB mature– poate fi identificată prin tehnici de imunofluorescenţă:

Se prepară un ser anti-Ig umană prin imunizarea specifică a unui animal Atc. anti-Ig umană se concentrează, se purifică şi apoi se cuplează cu

fluoresceină După incubarea cu LB, anticorpii marcaţi se ataşează pe sIg. Preparatele se examinează la un microscop cu sursă de UV. Pe fondul

întunecat al câmpului microscopic LB apar înconjurate de un nimb strălucitor de culoare verzuie.

Cu metode similare de marcare a unor AcMo s-a putut observa că LB imature ("celulele pre-B"):

nu exprimă receptorii imunoglobulinici pe suprafaţă prezintă Ig intracitoplasmatică (cIg).

Decelarea cIg şi sIg permit aprecierea maturării celulei (a "vârstei") şi aparteneţa la populaţia B.

Pe suprafaţa LT există un receptor specific pentru Atg. (RACT sau Ti) format din 2 lanţuri alfa şi beta de mărime inegală.

Structura primară a acestor lanţuri amintesc de aceea a lanţurilor H şi L din care sunt formate moleculele de Ig: toate conţin o porţiune variabilă (V) unde este plasat situsul de combinare cu Atg. şi o porţiune constantă (C).

RACT reacţionează specific cu Atg

Specificitatea este asigurată de diferenţele extrem de mari ale secvenţei de aminoacizi din porţiunea variabilă a moleculelor receptorilor

O celulă matură exprimă pe suprafaţă receptori cu o singură specificitate

O astfel de celulă este membră a unei "clone" (o familie de celule identice care provin dintr-un precursor comun).

Limfocitele T

Receptorul pentru antigen - TCR (T cell receptor)

alcătuit din două lanţuri polipeptidice asociate care constitue un loc de recunoastere al epitopului

nu recunoaşte decât antigene proteice, care trebuie descompuse în peptide şi apoi asociate moleculelor CMH

LT mai exprimă la suprafaţă:

molecule CD3 - asociate receptorului specific pentru antigen (TCR) :

TCR este modulul de recunoastere CD3 este modulul de transducţie a semnalului

molecule CD2 – factor de adeziune care se leagă de receptorul LFA3 al celulelor prezentatoare de antigen. (LFA pentru leucocyte function associated).

Se deosebesc două populaţii principale de LT în funcţie de prezentarea proteinelor membranare specifice:

LT CD8

LT CD4

LT CD8 sunt LT citotoxice (LTc).

Recunosc antigenul prezentat de o moleculăCMH de clasa I (antigene endogene), produse de celulă

Recunoaşterea este primul semnal de activare

Un al doilea semnal permite exprimarea puterii citotoxice a LTc.

LT c pot ucide celule infectate , dar nu afectează şi celule normale adiacente

LT CD4 - LT helper (LTh) –LT auxiliaire

Recunosc antigene prezentate de molecule CMH de clasa II (exogene) care au fost endocitate de anumite celule : celulele prezentatoare de antigene.

Rol - activarea celulelor : mcf, LB, LTc

LTh se diferenţiază fie în LTh1fie în LTh2 :

LTh1 orientează răspunsul imunitar spre imunitatea mediatăcelular (LTc)

LTh2 orientează răspunsul imunitar spre imunitatea mediatăumoral (producţie de anticorpi).

LT efectoare

LT citotoxice –ucid direct celule infectate

Th1 – stimulează activarea macrofagelor

Th2 –stimulează producţia de anticorpi

Limfocite non T non B

Celule care nu poartă nici unul din markerii B sau T

Celulele NK (Natural Killer): Celule ucigaşe naturale Efect citotoxic direct asupra celulelor anormale :

celulele infectate de virusuri sau celulele canceroase Un receptor membranar detectează absenţa

moleculelor CMH clasa I la suprafaţa celulelor ţintă.

Celulele Killer: Exprimă receptori pentru fragmentul Fc al IgG (RFc

Ig) Anticorpii recunosc un antigen fixat pe celula-ţintă,

permiţând fixarea de celula K şi activitatea citotoxică Citotoxicitatea celulară anticorpodependentă sau ADCC (antibody-dependant cell cytotoxicity).

Celulele prezentatoare de antigen

Toate celulele nucleate care exprimă moleculele CMH clasa I sunt capabile să prezinte antigenul LTc.

CPA - Celule diverse care posedă capacitatea comună de a exprima moleculele CMH clasa a II-a.

Celulele pot endocita antigenele proteice exogene, le descompun în peptide, le asociază moleculelor CMH de clasa II

Ansamblul migrează spre membrana citoplasmaticăpentru a fi prezentat LTh.

Cele mai multe CPA exprimă pe membrana lor molecule de adeziune:

ICAM - Inter cellular adhesion molecule

LFA - lymphocyte function associated

Principalele celule prezentatoare de antigene fac parte din:

Sistemul fagocito-mononuclear: monocitele - forma circulantă

macrofagele - forma tisulară - adoptă morfologii specifice organului:

histiocitele din tesutul conjunctiv

celulele Kupffer din ficat

mcf alveolare din pulmon

astrocitele SNC

Celulele dendritice prezente in zonele T ale tesuturilor limfoide :

Celulele Langerhans din piele: captează antigenul şi-l transportă pe cale limfatică spre zonele

T ale ţesuturilor limfoide sau se diferenţiază în celule dendritice LB captează antigenul prin BCR

Celulele dendritice foliculare din ganglionii limfatici şi din splinăposedă receptori pentru:

fragmentul Fc al IgG (RFc Ig ) fragmentul C3 al complementului (RC) Graţie acestor receptori, se pot fixa pe complexele antigen-

anticorp şi prezintă atg LB, reîmprospătând producţia de anticorpi

Aceste ATG pot persista mai multe luni la suprafaţa celulelor dendritice foliculare

Celulele endoteliale sau epiteliale - după stimulare cu IFN, exprimă molecule CMH de clasa II.

ACTIVAREA LIMFOCITELOR

Transformarea limfoblastică

Activarea lf depinde de recunoaşterea simultană a antigenului şi a moleculelor CMH clasa I sau II :

moleculele de clasa I + peptide endogene -recunoscute de LTc

moleculele de clasa II + peptide exogene -recunoscute de LTh

Recunoaşterea antigenului - primul semnalPentru activarea lf - al doilea semnal- furnizat de moleculele

de adeziune şi de citokine.

Lf activat este sediul unor modificărimorfologice şi fiziologice considerabile:

mărirea în volum

dispersarea cromatinei

apariţia nucleolilor

mărirea importantă a numărului de ribozomi şi a altor organite intracitoplasmatice (Golgi, mitocondrii)

apariţia lizosomilor şi a vacuolelor de pinocitoza

Celulele transformate - limfoblaste sau imunoblaste.

Rapid, limfoblastul se divide şi dă naştere la două tipuri de lf caracterizate de proprietăţi noi:

lf efectoare Lf cu memorie

LB efectoare se transformă în plasmocite care vor produce anticorpi (forma solubilă de BCR exprimate de LB activate).

LT efectoare sintetizeaza factori solubili denumiţi citokinecare devin actorii imunităţii mediate celular

Lf cu memorie la un nou contact cu atg antrenează un raspuns secundar mai rapid, mai

intens ca răspunsul primar sunt imediat activate

Va fi şi mai specific graţie unei selecţii a lf care au receptori cu afinitate înaltă pentru atg

Transformarea limfoblastică poate fi obţinută in vitro prin acţiunea altor agenţi diferiţi de atg (activare nespecifică) în particular:

lectinele : fitohemaglutinine, concanavalina A

anumite produse bacteriene : endotoxine

MACROFAGELE

Produse în măduva hematogenă

Celulele imature trec în sânge sub formă de monocite care au capacitatea de aderare puternică pe numeroase substraturi (separarea in vitro de alte celule sanguine : adeziunea de sticlă şi fibre de nylon)

Durata de viaţă este lungă (1 - 3 luni) păstrându-şi capacitatea de diviziune

Conţin granulaţii citoplasmatice mari (lizozomi ce conţin numeroase enzime, dar nu mieloperoxidază)

Membrana prezintă receptori pentru: fragmentul C3b al complementului (RC1 şi RC3)

fragmentul Fc al IgG

fragmentul Fc al IgE (afinitate scăzută)

interferon

Macrofagul – microscopie electronică

Mcf sunt necesare pentru declanşarea răspunsului imun.

Mcf fagocitează Atg - le degradează doar parţial menţinând intacţi determinanţii (epitopii) pe care-i va expune pe suprafaţă "oferindu-i" pentru recunoaştere, limfocitelor (fenomenul "prezentării" Atg).

Captarea Atg. de către Mcf - prima treaptă pentru declanşarea răspunsului imun.

Prezentarea schematică a funcţiilor macrofagelor

După administrarea unui Atg. în circulaţie, se observă dispariţia lui treptată - "clearance" -Atg. este captat de Mcf., care-l transportă în organele limfoide

Mcf. sunt monocite stabilite în diverse ţesuturi, unde îndeplinesc două activităţi:

fagocitoză

secreţie de substanţe funcţionale solubile

Fagocitoză - Mcf. intervin atât la polul aferent (inductor) al răspunsului imun (ca celule prezentatoare de Atg.), cât şi ulterior, la polul eferent (efector) al răspunsului când elimină Atg. din organism.

Există o relaţie dublă între Mcf. şi Lf : prin oferta de Atg. şi prin secreţia de interleukine

Ca răspuns la IL1, LTh secretă o substanţă stimulatoare (IL2) care produce activarea Mcf, a LB şi a diverselor subpopulaţii de LT (Th, Ts, Tc).

În răspunsul imun sunt implicate mai multe celule ale sistemului macrofagic

Monocitele părăsesc circulaţia în 3 - 4 zile şi se stabilesc în ţesuturi unde se diferenţiază în macrofage tisulare, adoptând caracteristici morfologice specifice locului unde se găsesc:

histiocite - ţesut conjunctiv macrofage alveolare - pulmon celule Küpffer - ficat osteoclaste - os macrofage sinoviale macrofage fixe sau libre – slpină , limfonoduri celulele Langerhans - în piele celulele dendritice - în foliculii limfoizi celulele interdigitate - în zonele paracorticale, T-dependente din

ganglionii limfatici Celule gliale - SNC

Unele sunt specializate numai în funcţia de prezentare a atg.: celulele Langerhans, celulele dendritice şi interdigitate.

Altele intervin numai ca elemente fagocitante:

celulele Kupffer - sechestrează şi fagocitează eritrocite învelite cu anticorpi şi molecule de complement.

Mcf. tisulare îndeplinesc ambele activităţi: de prezentare a Atg. şi de eliminare prin fagocitoză a resturilor conflictului imun.

Modul general de reacţie al limfocitelor, ca răspuns la o activare - secreţia unor substanţe care mediază rolul acestor celule în apărare:

LB - secretă Atc. care se ataşează pe Atg., permiţând macrofagelor să elimine aceste Atg. prin intermediul fenomenelor de imunoaderenţă.

LT - secretă alte tipuri de molecule (limfokinele) LTc care vin în contact cu celulele străine sau infectate,

secretă moleculele toxice cu ajutorul cărora ucid celulele-ţintă (limfotoxina sau "tumor necrosis factor" beta, o substanţă înrudită din punct de vedere structural cu TNF alfa produs de Mcf.)

LTh îşi îndeplinesc multiplele lor funcţii de reglare prin intermediul interleukinelor. Acestea joacă rolul unor adevăraţi hormoni ai mecanismelor imunitare.

CELULELE K

PARTICIPĂ LA citotoxicitatea celulară dependentă de anticorpi (ADCC- "antibody dependent cell-mediated cytotoxicity").

Celulele cele mai bine cunoscute pentru activitatea lor ADCC sunt polinuclearele, macrofagele, plachetele sangvine, celulele ficatului fetal şi mai ales celulele mononucleare.

Toate celulele exercitând funcţia "Killer" posedă pe membrană receptori pentru fragmentul Fc al IgG

Celulele K recunosc toate celulele ţintă acoperite de IgG şi distrug prin acţiune directă, fără intervenţia complementului

Recunoaşterea celulei ţintă de către anticorpi se face:

Specific - prin intermediul Fab (legătura clasică atg –atc) Nespecific - prin intermediul Fc care este comun

tuturor anticorpilordin aceeaşi clasă de imunoglobuline.

Fixarea prealabilă a anticorpilor pe celula ţintă permite acţiunea celulelor K

Distrugerea celulei ţintă se face după un mecanism analog celui descris la NK

Funcţia ADCC nu poate fi atribuită unei populaţii limfocitare omogene

Poate fi realizată de limfocitele nule, de macrofage, de polinucleare şi, probabil, de LT şi LB.

Schematizarea fenomenului de citotoxicitate celularădependentă de atc

Definiţia celulelor K este în mod esenţial negativă:

Celulele K: nu prezintă Ig de membrană

sunt lipsite de markeri ai celulelor T (în particular receptorii de rozetare E şi antigenele de diferenţiere recunoscute prin anticorpii monoclonali).

Acest fenotip de celule nule le apropie de efectorii NK.

nu există markeri specifici care să permită distingerea de o manieră viabilă a celulelor K şi NK.

Experienţele funcţionale de competiţie au demonstrat că anumite celule nule prezintă simultan o activitate K şi NK, în timp ce altele sunt fie K, fie NK.

CELULELE NK

Anumite celule mononucleate prezintă o activitate citolitică aparent nespecifică unui antigen, dirijată contra anumitor celule-ţintă, în general reprezentate de linii de celule tumorale, independent de o sensibilizare prealabilă şi de restricţia CMH.

Celulele NK pot fi reprezentate de o nouă familie de celule limfoide, derivate din măduva osoasă, fie de un stadiu particular de diferenţiere celulară proprie uneia sau mai multor linii hematopoietice.

Se regăsesc în organele limfoide (cu excepţia timusului) şi în sânge.

Atât la şoarece cât şi la om, celulele exprimă antigenele de diferenţiere proprii celulelor limfoide.

NK sunt capabile de distrugere spontană, fără recunoaştere specifică, celule tumorale sau infectate cu virus

LGL - Large Granular Lymphocytes - purtătoare de granule citoplasmatice azurofile, care reprezintă lizozomi şi un nucleu reniform.

Nu sunt capabile să adere sau să fagociteze (spre deosebire de polinucleare şi monocite/macrofage)

Nu au receptori pentru antigene

Au receptori pentru fragmentul Fc al IgG, IFN, IL1 şi IL2 Aceste cytokine cresc activitatea NK (efecte favorabile ale IFN în anumite

tratamente anti-tumorale).

Pot fi purificate prin centrifugare în fracţiuni mai uşoare

Sunt regăsite într-un nivel ridicat în sânge (7%), într-un procentaj mai scăzut în splină (4%), în ganglioni (1%) şi în epiteliile mucoase

Ele nu se găsesc în timus

Nu se cunoaşte modalitatea de recunoaştere a celulelor ţintă de către celulele NK

După ataşarea de membrană, conţinutul granulelor din NK (perforina, factor citotoxic NK) este eliberat prin exocitoză în celula-ţintă

În prezenţa ionilor de Ca++, monomerele de perforine se polimerizează în membrana citoplatsmatică a celulei-ţintă, creând un canal care permite intrarea apei şi ieşirea electroliţilor şi a macromoleculelor, provocând moartea prin dezechilibru osmotic

Anumite celule citotoxice pot omorî celula ţintă în absenţa perforinei şi Ca++

Este invocat un alt mecanism: moartea prin apoptoză (sau moartea programată)

Este posibil ca interacţiunea celulei NK cu celula ţintă să activeze prematur apoptoza (“sărutul morţii").

Argumente care sugerează legătura NK cu linia celulară T:

Prezenţa anumitor markeri ai LT Modularea prin hormonii timici NK par să reprezinte LT într-o fază imatură a diferenţierii lor în

timus.

Celulele NK se disting de: monocite - absenţa fixării anticorpilor Mo 2 şi LeuM1 LB - absenţa imunoglobulinelor de suprafaţă şi a receptorilor

pentru complement LT mature - absenţa anumitor antigene ( CD3, CD4 şi CD6 la om).

Se apropie de: celulele T - prezenţa pe o proporţie importantă dintre ele, a

antigenelor CD8, CD11, Leu5 şi CD10 la om celulele fagocitare prin reactivitatea lor cu anticorpii OKM1 ca şi

cu anticorpii dirijaţi contra receptorilor Fc.

Interferonii de toate originile, cresc foarte evident activitatea NK, la toate speciile testate.

IL-2 stimulează activitatea NK şi poate determina apariţia unei activităţi citotoxice de tip NK în celule LTc (celulele T citotoxice) autentice.

Asemenea celule care şi-au pierdut stricta lor specificitate de LTc sunt denumite "Lymphokine Activated killer" (LAK)

DINAMICA RĂSPUNSULUI IMUN

Imunitatea - ansamblul fenomenelor prin care organismul recunoaşte şi neutralizează structuri celulare sau necelulare agresoare, care sunt străine de organismul respectiv.

Caractere fundamentale ale răspunsului imun:

1. Xenofob ( anti-non-self)

2. Specific

3. Memorizat

1. Xenofob ( anti-non-self) discriminarea selfului (totalitatea constituienţilor proprii) de

non-self (molecule, macromolecule sau celule străine de organismul respectiv).

selful - definit de moleculele CMH pe care LT sunt "educate" să le recunoască

Moleculele CMH de clasa I (exprimate pe toate celulele nucleate) permit limfocitelor să recunoască celulele proprii şi să le deosebească de structurile împotriva cărora trebuie să reacţioneze:

agresori exogeni care nu posedă Atg. CMH ( microbi); molecule CMH non-self, exprimate pe celule străine (ca în cazul

grefelor); molecule CMH proprii modificate (self alterat), exprimate pe

celule proprii infectate cu virus sau transformate malign.

2. Specific

Declanşat numai dacă:

O substanţă străină se uneşte cu receptorii pentru Atg. exprimaţi de Lf

Există o potrivire structurală între Atg. şi situsul combinativ al receptorului

Imunitatea stabilită împotriva unui agent străin se exercită numai împotriva acelui agent.

3. Memorizat : Reântâlnirea

cu un Atg. faţă de care organismul a fost imunizat în prealabil va declanşa un răspuns mai precoce şi mai intens (răspuns secundar sau "anamnestic").

REACŢIA IMUNITARĂ

Pătrunderea în organism a unei substanţe, molecule sau celule denumită antigen este urmată de imunizarea organismului

Este urmarea "răspunsului imun" -proliferarea limfocitelor sensibilizate de antigene - răspunsul primar, în cursul căruia se multiplică limfocitele cu viaţă lungă, denumite limfocite cu memorie.

La a doua pătrundere a antigenului, reacţia imunitară este:

Mai rapidă în efecte

Mai eficace fiind accelerată şi amplificată de limfocitele cu memorie (LT "auxiliare" sau "helper") care sunt multiplicate de la răspunsul primar

Această reacţie este răspunsul "secundar".

Există două modele de răspuns imun (RI):

RI cu mediere umorală

RI cu mediere celulară

RI cu mediere umorală

Declanşat în condiţiile în care atg. au reuşit să se răspândească în organism;

Se desfăşoară departe de locul unde au pătruns atg;

Este mediat de atc. circulanţi care in vivo, demonstrează capacitatea de neutralizare a toxinelor, opsonizarea bacteriilor, inactivitatea virusurilor;

Este activat în infecţii bacteriene, în reinfecţiile virale;

Răspunsul aberant duce la reacţia de hipersensibilitate imediată (anafilactică).

Lf se diferenţiază spre linia B în măduva hematogenă şi vor popula ariile burso sau medulo-dependente (sau timo-independente) a OLP: limfocite cu viaţă scurtă, puţin sau necirculante.

Stimularea antigenică provoacă transformarea limfoblastică a celor care posedă receptori pentru antigen generând reacţia imunitară (sIg din clasa IgM) şi multiplicarea în "celule efectoare B" cu diferenţiere în plasmocite care secretă anticorpi sau imunoglobuline specifice (IgM, IgG, IgA, IgE, IgD).

Image source: www.medimagery.com/ physiology/immunity.html

Note: Double click on image to view video on “Immune Cells in Action.” Must be logged into

www.teachersdomain.org.

RI cu mediere celularăDeclanşat de Atg. care:

rămân cantonate la poarta de intrare (ex. grefelor) sunt fixate în celule ale gazdei (agenţi patogeni cu

dezvoltare intracelulară ca: virusuri, fungi, B.K., Brucella, Atg. tumorale);

Se desfăşoară la locul unde este cantonat Atg. (de ex. la poarta de intrare).

Apare lent ("răspunsul întârziat");

Este îndreptat în special împotriva unor celule (străine, tumorale, infestate cu agenţi patogeni) care exprimă Atg)

Este mediat de LTc specifice, sensibilizate care acţionează asupra celulelor-ţintă direct sau asistate de producerea unor mediatori solubili.

Lf care dobândesc specializarea T populează ariile timodependente a OLP

Unele au durată de viaţă scurtă, altele (majoritatea) au o durată de viaţă lungă şi fac parte din lotul de limfocite circulante

Stimularea antigenică provoacă transformarea limfoblastică a lf cu receptori şi diferenţierea în celule efectoare şi celule cu memorie

LTc sunt active şi secretă , când sunt stimulate de antigene, "limfokine", responsabile de RI mediat celular (limfocite "secretoare de limfokine").

LT cu memorie sunt LT auxiliare (sau "helper")

Sunt specifice antigenului

Au durată de viaţă lungă

Numărul lor creşte, crescând şansa de întâlnire cu antigenul, iar IL pe care le secretă, în particular IL2, permit amplificarea şi diferenţierea LB.

Aceasta explică faptul că răspunsul "secundar" este mai rapid şi mai eficace

Derularea unui răspuns imun poate fi sistematizată în următoarele etape:

Întâlnirea cu Atg

Activarea Lf specifice

Eliminarea Atg

Supresia răspunsului

B

T

Antigen- specifictriggering

Proliferation

Differentiation

T H2T-cell"help"

T-cell killing: transplants, tumor cells

Delayed type hypersensitivity,(DTH); e.g. tuberculin reaction

Mixed Lymphocyte Reaction (MLR)

Suppression (Tolerance)

ANTIBODY

T-CELL FUNCTIONS

ANTIGENAg/Ab complexes

Inactivation of viruses

Allergy

Complement

AUTOIMMUNITY

THREE "LIMBS" OF THE IMMUNE RESPONSE

AFFERENT CENTRAL EFFERENT

APC

Antigenprocessing

(M et al.)

CT

T S

AFC

Antigen"presentation"

Inflammation

Killing of bacteria

T H1

1. Întâlnirea cu antigenul

Antigenele pătrund în organism străbătând barierele naturale

La acest nivel atg sunt interceptate de mecanismele de apărare nespecifice: captate de celulele sistemului monocitar-macrofagic şi dirijate

către: Limfonodurile regionale alte structuri ale OLP care sunt intercalate în acest circuit

(amigdale şi alte structuri Waldeyeriene, plăci Peyer, etc.)

Atg care depăşesc bariera limfatică şi pătrund în sânge (sau cele care accidental, intră direct în sânge), interacţionează în plasmă cu anticorpii specifici preexistenţi (rezultaţi în urma unui răspuns anterior faţă de atg dat) şi sunt vehiculate spre splină.

În OLP, atg sunt reţinute de macrofage şi de celulele dendritice şi interdigitate

OLP sunt sediile în care se declanşează răspunsul imun - atg persistă un timp suficient de lung ( zile sau luni) pentru a putea fi înglobate, prelucrate şi reexpuse pe suprafaţa celulelor dendritice şi interdigitate, condiţie necesară pentru a putea fi prezentate limfocitelor

Pe suprafaţa acestor celule, determinanţii antigenici sunt reexpuşi în asociere cu proteinele CMH de clasa I-a şi clasa II-a

Recunoaşterea Atg. de către Lf este condiţionată de particularităţile funcţionale ale receptorilor specifici pentru Atg:

Receptorul pentru Atg. al LB (sIg) poate recunoaşte Atg. ca atare

Receptorul pentru Atg. a LT (Ti) poate recunoaşte Atg. numai dacă este prelucrat şi asociat cu proteine CMH

Restricţia CMH pentru recunoaşterea Atg. este diferenţiată:

celulele CD4+ recunosc Atg. asociat cu proteinele CMH de clasa II-a (CMHDR) - aceste proteine sunt prezente numai pe celule care cooperează în răspunsul imun: macrofagele, LB şi unele LT activate

2. Activarea celulelor specifice

Activarea LTh (CD4+):

Ocupă locul central al răspunsului imun

Iniţial LTh primeşte două semnale de activare de la macrofagul care-i prezintă Atg., semnale pe care le asimilează cu ajutorul a trei molecule receptoare.

Cooperare Mcf - LT.CD4

SemnaleIL1Atg + CMH II

Molecule receptoareRIL1Ti + CD4

Recepţia acestor semnale provoacă activarea limfocitelor

Este urmată de secreţia de IL2 - al treilea semnal de autoactivare a celulei respective (stimularea autocrină)

IL2 se deversează în mediul înconjurător unde se asociază altor acţiuni al celulelor CD4+ activate.

Activarea LTh are mai multe consecinţe funcţionale:

1. Proliferarea clonală a LT auxiliare:

producerea de celule fiice activate care secretă diverse limfokine cu efecte stimulatoare

diferenţierea unor subseturi de celule CD4+ capabile să inducă rapid capacitatea T cit. de a răspunde la Atg. - limfocitele T inductoare

Proliferarea şi activarea LTc

3. Activarea reciprocă a Mcf. prin IL2: Mcf. activate secretă pe lângă IL1, IFN şi prostaglandine;

4. Recrutarea de noi Mcf. în focarul de recunoaştere a Atg. şi activarea lor prin efectul unor limfokine:

MIF - factorul de inhibiţie a migraţiei macrofagelor MCF - factorul chemotactic pentru excitarea Mcf. MAF - factorul de activare a Mcf

5. Stimularea LB specifice la Atg., declanşată prin două semnale: interrelaţia celulară directă T-B şi IL2;

6. Amplificarea activării, proliferării şi transformării LB, în plasmocite secretoare prin intermediul mai multor limfokine: IL2, factorul de stimulare, factorul de proliferare, factorul de diferenţiere;

7. Inducerea maturării şi activării LTs şi activarea prin IFN a celulelor NK.

Activarea LB

Selectarea LB este iniţiată de ataşarea Atg. pe sIg

Această legătură nu este capabilă să provoace singură activarea LB specific decât în cazul Atg. timo-independente (molecule mari-polimerice, cu multipli determinanţi identici şi dispuşi în serie sub formă de unităţi repetitive care se leagă concomitent pe mai mulţi receptori sIg declanşând o sumaţie de semnale care depăşesc pragul de activare a Lf).

În majoritatea cazurilor activarea LB este timo-dependentă.

Atg. suferă degradarea limitată urmată de reexpunerea epitopilor în conjuncţie cu molecule CMH II atât în Mcf. cât şi în LB preselectate.

Captarea Atg. de către Mcf. este nespecifică dar Atg. va fi endocitat şi prelucrat numai de acele LB care exprimă molecule de sIg specifice pentru Atg. în cauză.

Complexele Atg.+ CMH II exprimate pe suprafaţa Mcf şi a LB se leagă pe cuplurile de molecule partenere pe care LTh le exprimă pe membrană (Ti+CD4).

Se concepe realizarea unui model de cooperare între 3 celule: Mcf -Th şi Th – B:

În cooperarea Mcf - Th - recunoaşterea CMH II de către CD4 permite transmiterea semnalului antigenic de la Mcf. la LTh prin intermediul R.Ti.

În cooperarea Th - B - interrelaţii simultane CD4 + CMH II şi Ti + Atg. fixează cele două celule şi eliberează un semnal helper care induce excitarea LB

Acest semnal se însumează cu primul semnal produs prin cuplarea Atg. pe sIg. şi se asociază cu efecte stimulatoare ale IL2 şi a altor interleukine emise de LT.

În acest model Atg. serveşte ca o punte de legătură între celulele partenere iar răspunsul este specific deoarece este condiţionat de recunoaşterea Atg. de către receptorii specifici ai celor două celule.

Activarea LB se soldează cu transformarea acestora în plasmocite care vor secreta Atc. cu aceeaşi specificitate ca aceea a sIg. Această similitudine asigură reactivitatea Atc. cu Atg.

Funcţia principală a Atc. - legarea pe Atg. Atc. fixaţi pe Atg. contribuie la eliminarea acestora

prin intermediul asa-numitei funcţii efectoare a Atc:

ataşarea componentei C1q a complementului activarea cascadei prin calea clasică aderarea lor la celule care posedă receptori pentru segmentul Fc

(Mcf. şi celulele K).

Imunoaderenţa la Mcf. este urmată de fagocitarea şi digestia complexelor Atg-Atc., indiferent că Atg. sunt corpusculare (celulare) sau solubile (macromolecule).

Ataşarea complexelor formate din celule-ţintă + Atc. la R.Fc exprimaţi de celulele K produce un efect citotoxic exercitat de acestea din urmă asupra celulei-ţintă

Răspunsul B timodependent

Activarea LT citotoxic

Necesită două semnale: Semnalul specific este eliberat de Atg. expus împreună cu molecula

CMH de clasa I pe o suprafaţă celulară prezentatoare şi este recepţionat de LTc prin intermediul complexului Ti+CD8.

Activarea mediată pe această cale este specifică. Al 2-lea semnal - IL2 secretată de LTh

Ţintele LTc sunt celule infectate cu virus sau celule străine care sunt distruse printr-un efect citotoxic direct.

Spre deosebire de citoliza mediată de celulele K şi NK citoliza produsă de LTc este foarte specifică, graţie dublei recunoaşteri a ţintelor.

LTc nu recunosc celulele care exprimă numai antigenele specifice în absenţa moleculelor CMH ca de ex. hematiile sau bacteriile.

Activarea LTs : se produce, cronologic ca un eveniment tardiv al lanţului activărilor LB şi LT permite desfăşurarea răspunsului imun.

Au fost descrise 2 tipuri de celule Ts: LTs specifice pentru Atg. - reacţionează numai cu Atg. corespunzător,

suprimând răspunsul imun exclusiv faţă de acesta

LTs nespecifice pentru Atg. - suprimează răspunsul imun în general şi care ar avea specificitate pentru receptorii LT şi LB

Maturarea lor este stimulată de LT4 inductoare

Activarea ar fi dependentă de un helper al celulelor T4 auxiliare

În dinamica răspunsului normal LTh stimulate de Atg. ar emite mai întâi semnalele de diferenţiere pentru LB şi mult mai târziu pe cele de producere a celulelor Ts. Când acestea ajung într-un număr suficient de mare, induc o inhibiţie retroactivă a celulelor auxiliare care le-a stimulat, realizându-se un circuit imunologic de reglare. Efectul supresor ar putea fi mediat de un factor solubil supresor.

Memoria imunologică

Procesul biologic datorită căreia, la orice reîntâlnire cu un Atg., răspunsul imun se instalează mai rapid şi este mai energic (răspunsul secundar sau "anamnestic").

Ambele populaţii de L (B şi T) produc celule de memorie.

LT de memorie sunt activate mai rapid decât celulele virgine în prezenţa Atg. specifice.

Activarea este urmată de conversia lor mai rapidă în celule efectoare.

După formare celulele de memorie părăsesc locurile lor de naştere (splină, ganglioni, etc.) şi pătrund în circulaţie ca celule de viaţă lungă (luni, ani) care "patrulează" (recirculă) pe traiectul vaselor de sânge -ţesuturi - vase limfatice - ganglioni - conexiuni limfatice interganglionare - duct toracic - sânge.

Mecanismul formării celulelor de memorie nu este bine descifrat. După una din ipoteze, Lf de memorie s-ar forma printr-o diferenţiere asimetrică a celulelor activate de Atg.: după mitoză, una din celulele fiice se transformă în celulă efectoare iar cealaltă rămâne ca limfocit mic de memorie. Aceasta s-ar produce paralel cu expansiunea clonei respective.

REGLAREA GENETICĂ A RĂSPUNSULUI IMUN

Există animale care răspund viguros la unele Atg. şi altele incapabile să producă Atc după stimularea cu Atg. respective.

Fenomenul a fost studiat de BENACERRAF şi MC DEVIT pe suşe de şoareci cu ajutorul unor substanţe antigenice simple care conţin câte un singur determinant

S-au utilizat şoareci din două rase (A şi B) cu puii de prima generaţie rezultaţi din încrucişarea lor, (hibrizii F1)

Şoarecii A şi B răspund în mod diferit (+ sau -) la diversele Atg

Hibrizii F1 răspund la Atg. recunoascute de oricare dintre cei doi părinţi

Aptitudinea şoarecilor de a răspunde la Atg. este controlată de gene dominante

Răspunsul este mediat de limfocite: Lf recoltate de la animale reactante transferă capacitatea de răspuns la animale nonreactante preparate prin iradiere letală

Genele respective au fost denumite "Ir"("Immune response").