Curs 2 5.03.2014

Imunitatea antivirala

Exista 2 ramuri ale apararii antivirale pe care il mobilizeaza un organism infectat cu virus. In primul rand, exista un RI nespecific (RINS) – nu este diferentiat impotriva unui anumit tip de agent

infectios (adica unui anumit tip de virus, in acest caz) sau unui subtip viral/tulpini particulare de virus si nu se modifica la expuneri repetate cu acelasi agent infectios. In alte cuvinte, organismul este expus la o infectie virala cu un anumit virus, o data sau de cateva ori in cursul vietii, iar mecanismele imunitatii nespecifice raman neschimbate. Avantajul acestui tip de RI este mobilizarea foarte rapida, astfel incat la cateva ore de la infectie mecanismele sunt deja mobilizate si gata sa puna o prima bariera in calea virusului, insa se epuizeaza la fel de rapid, sunt autolimitante si dispar in 2-3 zile de la debutul infectiei virale.

In al doilea rand, exista un RI specific (RIS), directionat impotriva unui anumit virus si care se matureaza progresiv, devenind din ce in ce mai capabil sa blocheze o tulpina particulara si sa neutralizeze actiunea virusului. Calitatea majora a RI specific este memoria imunologica, ceea ce inseamna ca RIS isi aminteste orice fel de intalnire cu un agent infectios si, la expuneri ulterioare la acelasi tip de virus, va raspunde printr-un mecanism care va fi

si calitativ (afinitatea pentru si recunoasterea specifica a antigenului viral), si cantitativ (dpdv al concentratiei titrului efectorilor mobilizati) superior celui initial.

In ambele cazuri, si pentru RINS, si pentru RIS exista doua tipuri de efectori: - EFECTORI UMORALI – solubili, care actioneaza in fluidele corporale;- EFECTORI CELULARI – capabili sa atace virusul la nivel tisular sau la nivelul organelor-tinta.

RINS: efectorii umorali cei mai importanti in viroze sunt IFN, care fac parte din familia citokinelor, iar in cadrul efectorilor celulari importanti pentru viroze sunt celulele NK (natural killer).

RIS: Pentru RIS, efectorii umorali sunt Ac specifici antivirali, iar efectorii celulari sunt LT, care nu actioneaza insa singure, ci numai impreuna cu celulele APC.

Cea mai importanta ramura este cea celulara prin RIS – LT si APC sunt responsabile in mare parte pentru eliminarea completa a virsurilor = paraziti strict intracelulari, motiv pentru care sunt mai putin atacati de efectori umorali solubili.

Ceea ce este important de retinut legat de imunitatea antivirala este ca toate aceste ramuri actioneaza concertat, sincron pentru a elimina infectia virala. Cooperarea este calitatea esentiala in imunitatea antivirala.

Raspunsul imun nespecific ( innascut ) Efectori umorali solubili: IFN, complement, lizozim, citokine proinflamatorii Efectori celulari: NK, K, macrofage

Raspunsul imun specific ( dobandit ) Efectori umorali: anticorpi- limfocite B Efectori celulari: celule imunocompetente - limfocite T + APC

I. RINS1. IFN

Sunt particulari virozelor. Sunt niste glicoproteine sintetizate de gene celulare in mod natural represate (genele sunt prezente in toate

celulele organismului, insa nu se exprima in mod obisnuit). Expresia acestora si sinteza proteinelor pe care le codifica (IFN) se produc numai in momentul infectiei virale.

Toti patogenii, indiferent daca sunt bacterii sau virusuri, prezinta la suprafata niste pattern-uri moleculare particulare, care nu se gasesc la nivelul celulelor-self pattern-uri moleculare asociate patogenilor – PAMPs. Aceste structuri sunt recunoscute de niste receptori specifici – PRP (pattern recognition patterns) care sunt prezenti pe celulele organismului, in special pe acele celule aflate la nivelul diferitelor porti de intrare – epiteliilor, mucoaselor, tractului respirator si tractului digestiv.

Exista doua tipuri de astfel de receptori la nivelul cel organismului – unii atasati de membrana celulara – Toll-like receptors (TLR) - si altii intracitoplasmatici, care sunt diferiti in functie de patogen. Genele Toll-like

1

care codifica TLR sunt foarte conservate in evolutia speciilor, se gasesc practic de la cele mai simple celule eucariote pana la specia umana intr-o forma destul de asemanatoare si intotdeauna codifica mecanisme implicate in rezistenta nespecifica.

Prin urmare, daca ne infectam cu un virus, pe suprafata acestuia exista niste modele de aminoacizi care nu se regasesc pe nicio celula-self si care sunt recunoscute ca non-self de catre acesti PAMPs.

Pe de alta parte, la nivelul citoplasmei exista alti receptori capabili sa recunoasca aceste pattern-uri specifice, dintre care cei mai importanti pentru imunitatea antivirala sunt receptorii codificati de gena inductibila de acid retinoic – RIG1 – care in mod natural codifica o helicaza importanta pentru alterarea structurii secundare a ARN-ului mesager din citoplasma.

In momentul in care aceste doua tipuri de receptori sunt activate prin contactul cu un virus se produce derepresarea genelor celulare care codifica o serie de citokine, printre care si IFN. Acestia nu actioneaza pe celula initiala care ii sintetizeaza, ci pe celulele invecinate. Actiunea IFN se exercita prin cuplarea la niste receptori caracteristici (in mod obisnuit, existenti pe majoritatea celulelor organismului) care sunt activati doar in momentul sintezei de IFN.

Odata cuplati IFN la receptorii specifici (IFN-R), activeaza in celulele din jurul primei celule infectate viral o serie de gene, denumite gene stimulate de IFN sau ISG (IFN stimulated genes). Acestea sunt responsabile de actiunea antivirala a IFN.

Efectele biologice ale IFN: 1. antiviral, specific de specie, nespecific fara de virus, 2. anticelular – inhibã diviziunea celulelor normale si canceroase, 3. imunomodulator – stimuleazã sau inhibã actiunea altor citokine.

responsabili de recunoasterea antigenelor de suprafata, sub forma unor modele de aminoacizi care nu se gasesc pe suprafata celulelor-self, in cazul TLR, respectiv receptori intracitoplasmatici care sunt codificati de RIG-1, gena inductibila de acid retinoic (implicata in sinteza unei ARN helicaze cu rol in legarea si alterarea structurii secundare a ARN), ducand practic la activarea genelor (in mod normal represate), responsabile de sinteza de IFN.

Exista 2 tipuri majore de gene stimulate de IFN: - oligoadenilat-sintetaza - activeaza o RNA-aza care incepe sa degradeze speciile de ARNm din celula

(intr-o celula infectata viral principala specie de ARNm este produsa de virus si nu cea codificata in mod natural de catre celula);

- proteinkinaza (PKR) care transfera niste resturi fosfat la nivelul unui factor de initiere a sintezei proteice. In forma fosforilata, acest factor de initiere a sintezei proteice este inactiv si astfel in celula infectata se stopeaza sinteza de proteine (in celula infectata viral predomina sinteza de proteine virale fie proteine timpurii enzimatice, fie proteine tardive structurale).

In concluzie, fara ARNm si fara proteine virusul nu poate supravietui, nu se formeaza virioni progeni si replicarea virala este stopata prin actiunea IFN.

Cuplarea IFN la receptori determina activarea genelor stimulate de IFN in urma unei intregi cascade de semnalizare intracelulara.

Exista trei specii de IFN IFN-alfa, IFN-beta, IFN-gamma; toate cele 3 au activitate antivirala, insa IFN-alfa are activitatea antivirala cea mai pronuntata.

Fiecare prezinta receptori specifici cu care se cupleaza de suprafata unor anumite tipuri celulare: - IFN-alfa se cupleaza mai ales pe leucocite si fibroblaste, - IFN-beta mai ales pe celulele conjunctive din tesuturi, iar - IFN-gamma pe celulele imunocompetente. Recent a fost descris al 4-lea tip de IFN – IFN-lambda, care are receptori limitati la nivelul celulelor

epiteliale si la nivelul hepatocitelor, aspect important pentru ca poate fi utilizat specific in hepatitele virale datorita actiunii dirijate pe tesutul-tinta al virusurilor hepatitice.

Odata facuta cuplarea IFN-IFNR, se recruteaza niste kinaze din familia JAK, diferite pentru fiecare specie de IFN; JAK au rol esential in cascada de semnalizare intracelulara. Au fost numite dupa zeul portilor deschise care este ilustrat mereu ca avand doua fete, una orientata spre interior, alta spre exterior asa cum JAK prezinta 2 reziduuri fosfat indreptate

in parti opuse in FORMA INACTIVA si in aceeasi parte in FORMA ACTIVATA – dupa cuplarea IFN la receptor.

2

Toll-like receptors si receptori

intracitoplasmatici

Cand aceste kinaze sunt recrutate, ele determina fosforilarea si activarea unor factori de transcriere numite STAT; acestea transfera semnalul de la nivelul receptorilor catre nucleu, unde se gasesc genele stimulate de IFN - oligoadenilat sintetaza si PKR – care isi exercita la randul lor actiune antivirala prin IFN.

Cunoasterea acestor mecanisme celulare s-a dovedit utila in farmacologie. Astfel, exista medicamente care sunt:

blocanti ai Janus-kinaselor, blocanti de STAT,

si care pot sa interfere cu rezistenta nespecifica, care pot sa inlature inflamatia si sunt utile in infectii, in boli autoimmune, o serie de boli mieloproliferative, acesti inhibitori specifici blocand partea initiala a unor procese commune pentru multe tipuri de patologii.

Sintetizand, exista o prima celula infectata viral (celula de sacrificiu) in care se derepreseaza genele responsabile de sinteza IFN, ceea ce va duce la producerea de IFN. Actiunea acestuia se exercita asupra celulelor-vecine, in care se induce o stare de rezistenta la infectia virala, prin prevenirea formarii de noi virioni progeni si prin limitarea diseminarii virusului. Aceasta este mediata de cele doua enzime care degradeaza ARN-ul mesager si opresc sinteza proteica. Prin urmare, rolul antiviral al IFN este nespecific fata de virusuri, astfel incat indiferent ce virus stimuleaza sinteza de IFN, mecanismul de actiune este acelasi.

In schimb, IFN este specific de specie, aspect important pentru ca IFN poate fi fabricat in laborator sau se pot izola genele care codifica IFN si s-au exprimat in culturi de celule eucariote, care sunt transfectate ( proces de introducere de acizi nucleici in celule) si cu ajutorul carora se produc aceste proteine cu rol antiviral, producand in special IFN recombinant alfa, administrat ca tratament in hepatite virale cronice – determinate de VHB si VHC, cu rezultate promitatoare.

Pe de alta parte, activitatea de stopare a sintezei de ARNm si de proteine se manifesta si la nivelul celulelor neinfectate viral, in mai mica masura, dar suficient incat sa apara reactii adverse in cursul terapiei cu IFN, care trebuie luate in considerare. Prin urmare, celulele care se divid rapid (cu turnover rapid, cu sinteza inalta de ARNm si proteine) sunt cele mai afectate, astfel incat tabloul de reactii adverse cuprinde fenomene de alopecie, tulburari gastrointestinale, leziuni cutanate variate.

De aici rezulta si al doilea rol al IFN, cel antiproliferativ, exercitat asupra celulelor normale, insa in special asupra celulelor cu rata de diviziune inalta, asa cum o au celule tumorale. Astfel, IFN poate fi folosit ca medicament antitumoral. Exista o serie de cancere in care se administreaza IFN fie local, fie sistemic, sub forma injectabila, cu rezultate bune, in special in cancerele care au componenta virala – o serie de limfoame induse de infectia cu herpes-virusuri sau cancer de celule endoteliale, in care tratamentul cu IFN are si rol antiviral, si rol antiproliferativ antitumoral.

In al treilea rand, IFN este si o citokina si actioneaza concertat cu alte citokine produse in organism, avand rol imunomodulator, determinand activarea tuturor celulelor imunocompetente care contribuie in final la eliminarea infectiei.

Activitatea imunomodulatorie este cea mai putin exploatata dpdv terapeutic. S-a incercat intr-o serie de boli in care exista un dezechilibru la nivelul activarii mecanismelor implicate in inflamatie sa se administreze IFN.

De exemplu, in scleroza multipla sau intr-o serie de alte boli neurodegenerative se testeaza tratamentul cu IFN, cu rezultate modeste pana acum.

2. Celulele NK

Sunt o populatie speciala de limfocite, denumite limfocite largi granulare; sunt mult mai mari comparativ cu un limfocit normal. In citoplasma prezinta o serie de vacuole care contin enzime proteolitice, cu ajutorul carora se exercita actiunea ucigasa a acestora. Au rol in raspunsul innascut, in rezistenta nespecifica imuna. Actioneaza optim in medii cu concentratii crescute de IFN, pe baza principiului de cooperare.

Celulele NK prezinta la suprafata 2 tipuri de receptori: a) receptorul activator al functiei;b) receptorul inhibitor al functiei. Celula NK patruleaza la nivelul portilor de intrare din organism si „perchezitioneaza” fiecare celula cu care

intra in contact. Daca celula este normala, se recunoate o constelatie de molecule de suprafata specifica self-ului (MHC I) si ambii receptori sunt cuplati, prin urmare celula NK nu isi exercita actiunea pentru ca inhibitia este activa si nu apare efect citotoxic.

Daca exista o deficienta la nivelul membranei celulare, care poate aparea fie prin infectia cu un virus, fie in boli autoimune, fie in cursul unui proces canceros care determina o schimbare a moleculelor de suprafata, atunci nu va fi cuplat decat receptorul activator, astfel incat are loc polarizarea vacuolelor din citoplasma celulara a NK

3

(inainte de cuplarea receptorului activator, acestea erau dispersate in citoplasma; dupa cuplare, se strang la nivelul membranei celulare) si enzimele proteolitice sunt eliberate si isi exercita efectul citotoxic asupra celulei care prezinta modificari, inclusiv celula infectata viral. Enzimele sunt din clasa perforinelor si granzimelor cu capacitatea de a distruge celulele tintite.

Celulele NK recunosc anumite pattern-uri de la suprafata celulelor; daca sunt celule normale, pattern-urile sunt recunoscute ca self, daca prezinta insa modificari, sunt considerate a fi non-self si astfel se activeaza si isi exercita functia celulele NK. Nu distinge intre mecanismele patogene care au indus modificarea respectiva (celule infectate viral, celule-self transformate etc).

Celulele NK actioneaza optim in medii bogate in IFN, fiind primul exemplu de cooperare la nivelul imunitatii antivirale, in cursul activarii mecanismelor nespecifice. Astfel, celulele NK sunt „avertizate” prin sinteza de IFN asupra prezentei unui patogen, prin urmare activitatea de „perchezitionare” este facuta mai atent.

Rezistenta nespecifica este importanta datorita rapiditatii activarii sale, insa este ineficienta pe termen lung pentru ca are caracter pasager si nespecific.

II. RIS

Pentru eliminarea virusului este necesara activarea raspunsului imun specific, care este indeplinit de celule imunocompetente, activate si diferentiate dupa contactul cu un anumit Ag, in acest caz fiind reprezentat de contactul cu proteinele de la suprafata virusului, care sunt suportul antigenicitatii.

Celulele imuncompetente – MEDIATORII CELULARI AI RIS

APC – monocite (sangele periferic), macrofage (tesuturi), celule dendritice (la nivelul portilor de intrare)Sunt celule care sesizeaza prezenta Ag, pe care le fagociteaza si le prelucreaza in interior, aducandu-le la p

forma care poate fi mai usor de recunoscut de catre limfocit.

Limfocitul B / Limfocitul TPe un frotiu de sange periferic examinat la MO, limfocitul apare ca o celula mica, acidofila, cu citoplasma

redusa si nu poate fi diferentiat ca LB sau LT. Exista 2 populatii limfocitare: 1. LB – se formeaza in MOH si raman la acest nivel, unde sunt „educate” si se diferentiaza dupa contactul

cu Ag in plasmocite sintetizatoare de Ac; Ac difuzeaza in fluxul sangvin, unde intalnesc virioni liberi pe care ii pot neutraliza;

2. LT – se formeaza in MOH, dar migreaza la nivelul timusului, unde sunt „educate” si isi exercita activitatea in special in interiorul statiilor limfatice (ganglioni limfatici, tesut limfatic asociat mucoaselor – mucoasa digestiva, mucoasa respiratorie sau mucoasa genitala).

Diferenta majora intre un LB si un LT consta in modul de recunoastere al Ag virale, fiecare tip de limfocit avand un receptor specific de recunoastere.

In cazul limfocitelor B, receptorii sunt Ig de suprafata - BCR, cu structura practic identica cu a Ig, singura diferenta fiind o portiune transmembranara care le ancoreaza la nivelul membranei limfocitare. Fiind asemanatoare cu Ig, inseamna ca exista o portiune Fab flexibila care se modeleaza dupa forma Ag viral.

Prin urmare, LB pot sa recunoasca epitopi conformationali, practic virionii ca atare, cu glicoproteinele de suprafata pentru virusurile anvelopate sau cu capsomerele care alcatuiesc capsida virala.

Limfocitul T prezinta un alt receptor – TCR – T-cell receptor – desi este compus tot dintr-o serie de lanturi variabile si constante solidarizate prin structuri disulfidice, are o structura mai rigida, astfel incat nu permite adaptarea la conformatia Ag virale. In consecinta, pentru ca un LT sa fie activ trebuie sa vina in contact cu niste proteine virale prelucrate pana la stadiul de epitopi liniari, adica structura primara a proteinelor constand intr-o insiruire liniara de aminoacizi (formata din maxim 20 de aminoacizi) care va fi recunoscuta de LT.

Prelucrarea este efectuata de APC. Acestea preiau virionii ca atare si ii desfac in componente mici, pe care le vor prezenta ulterior LT.

LB recunoaste Ag conformationale = virusul ca atare;LT recunoaste virusul prelucrat = epitopi liniari – portiuni scurte din proteinele virale.

LT = 2 tipuri: LTc CD8+ si LTH CD4+

4

Ac anti-virali - MEDIATORII UMORALI AI RIS

Activarea LB este policlonala pentru ca pentru fiecare portiune antigenica dintr-un patogen este stimulata sinteza unei clone de plasmocite (care sintetizeaza Ig), astfel incat in cursul unui RI vom avea raspuns policlonal, adica vor exista:

Ac neutralizanti, care blocheaza replicarea virala si pot elimina virusul sau Ac care pot facilita recrutarea virusului, permitand patrunderea acestora in tesuturi in care in mod normal

nu ar fi avut acces.

Ig sunt clasificate in multiple clase, cu roluri specifice. Pentru viroze, sunt importante IgM – primele sintetizate in cursul activarii LB, sunt suportul RI primar,

activat destul de rapid, la 2-3 zile de la infectia virala, cu afinitate scazuta fata de Ag, insa poate bloca o serie de tulpini virale. IgM sunt pentameri, deci poate lega diferite tipuri de epitopi, desi nu sunt foarte bine diferentiate in raport cu structura virusului respectiv.

In al doilea rand, exista IgG – sintetizate mai tarziu, fiind suportul RIU secundar, cu afinitate foarte mare fata de Ag, recunosc specific o anumita tulpina dintr-o populatie virala eterogena si cu durata de viata foarte lunga. Uneori, persista pe toata durata vietii unui individ, asigurand imunitate impotriva reinfectiei cu acelasi tip de agent infectios.

In al treilea rand, importante pentru viroze mai sunt IgA – strabat mucoasele si asigura RI local, la nivelul portii de intrare.

IgM au GM mare, astfel incat nu strabat placenta. Prin urmare, daca apar in organsimul unui nou-nascut, atesta o infectie congenitala; nu pot fi decat Ac proprii copilului sintetizati in urma unei infectii virale.

Dimpotriva, IgG au GM mica, strabat usor placenta si asigura protectia copilului impotriva tuturor infectiilor cu care mama a venit in contact pe parcursul vietii, protejeaza fatul pe parcursul dezvoltarii intrauterine si persista primele 6 luni de viata. In consecinta, nou-nascutul este protejat in acest timp impotriva infectiilor bacteriene si virale datorita imunizarii pasive asigurate de mama.

Actiunea antivirala a Ac se exercita in fazele timpurii ale replicarii virale, in faza de eclipsa in care virusul se leaga la receptori, incearca sa patrunda in celula si se decapsideaza.

1) Ac sunt eficienti in special asupra virusurilor anvelopate, sesizand prezenta glicoproteinelor de suprafata pe care le pot bloca, astfel incat evita patrunderea virusurilor in celule, de exemplu prin rigidizarea factorilor de fuziune.

2) Pentru virusurile neanvelopate, mecanismul este diferit. Acestea sunt internalizate prin endocitoza, neavand proiectii pe suprafata capsidei virale, dimpotriva receptorii vor fi legati in profunzime, in depresiunile capsidei.

Ac pot peliculiza virionul, dar nu inseamna neaparat ca vor bloca interactiunea cu receptorii celulari, astfel incat sa fie preluat in celula, pentru ca Ac sunt situati deasupra depresiunilor capsidei, iar receptorii celulari, care sunt filiformi, pot patrunde in depresiunile capsidei virale.

Raspunsul imun CELULAR in imunitatea antivirala

Urmatoarele celule coopereaza in raspunsul imun celular: CDF (celule dendritice foliculare), macrofage (atat cele circulante, cat si cele intratisulare ), limfocitele Th (CD4+), limfocitele Tc/s (CD8+).

Particularitatea cea mai importanta a imunitatii in viroze este rolul preponderent al imunitatii celulare. Raspunsul imun celular este mediat de LT, ajutate de APC. LT prezinta un receptor – TCR – cu structura rigida, care nu recunoaste decat epitopi liniari, astfel incat virionii trebuie prelucrati in prealabil de catre celule fagocitare pana la stadiul de peptid scurt, adica intr-o forma recognoscibila pentru TCR.

APCPrelucrarea este realizata de APC – cea mai eficienta dintre acestea fiind celula dendritica. CD capteaza Ag

virale cu ajutorul unor prelungiri ale membranei cu aspect de ramuri. Ele desfac virusul in proteine componente pe care le expun la suprafata si le aduc in apropierea LT, cu care agrega, permitand astfel contactul dintre TCR si Ag in forma de epitop liniar.

CD sunt de 2 feluri: 1) imature – patruleaza la periferie, la poarta de intrare a agentilor infectiosi; prezinta pe suprafata din

abundenta TLR, sesizand orice agent infectios, fagocitandu-l si prelucrandu-l in proteine virale; acestea pot sintetiza si IFN daca recunosc cu ajutorul TLR-ului de suprafata prezenta virusului si determina derepresarea genolor sintetizatoare de IFN.

5

Dupa prelucrare, CD migreaza prin vasele limfatice si ajung la nivelul ganglionilor limfatici, unde se transforma in CD

2) mature – sunt APC mai evoluate, cu mai multe ramificatii; in loc sa prezinte la suprafata TLR, prezinta MHC si o serie de molecule costimulatoare cu ajutorul carora vin in contact cu LT in statiile ganglionare; la acest nivel, CD mature prezinta Ag prelucrat, asociat cu moleculele MHC, limfocitelor T.

APC mediaza legatura dintre Ag viral si LT. Existenta a doua tipuri de CD face o punte astfel intre RI innascut si RI dobandit, specific.

CD imature reprezinta RI nespecific, cu TLR, iar CD mature reprezinta RI specific, cu MHC. Este un alt exemplu de cooperare in imunitatea antivirala.

TCR-ul trebuie sa recunoasca concomitent si MHC, si Ag prelucrat asociat acestuia. Exista o structura foarte complexa care stabileste o sinapsa imunologica la nivelul locului de contact dintre LT si APC care respecta „fenomenul dublei restrictii” = TCR recunoaste in acelasi timp si structura antigenica, dar si MHC. Doar in momentul acestei duble recunoasteri o celula T imatura se diferentiaza intr-o celula efectorie care poate avea:

1. functie de ajutor pentru alte celule imunocompetente = celula T helper CD4+ (CD4 = determinant antigenic);

2. functie efectorie = celula T citotoxica CD8+ (alt determinant antigenic).

MHCInitial, limfocitul este imatur, nediferentiat. Selectia limfocitelor si diferentierea lor in LTH sau LTC este

determinata de tipul de molecula MHC in care este prezentat Ag viral. In momentul in care Ag este prezentat in contextul MHC I, atunci se selecteaza in principal LTC CD8+. Daca Ag este prezentat in contextul MHC II, atunci se selecteaza in special LTH CD4+. Prin urmare, recunoasterea se face potrivit regulii produsului constant:

LTH CD4+ recunosc MHC II (4 x 2 = 8) MHC II – CD4+;LTC CD8+ recunosc MHC I (8 x 1 = 8) MHC I – CD8+.APC poate fi orice celula a corpului care prezinta la suprafata MHC - daca este infectata cu un virus, orice

celula care prezinta la suprafata MHC poate deveni APC si se poate automarca drept tinta pentru LTC sau APC poate fi o celula profesionista – CD, macrofag, monocit – prezinta MHC II (cu distributie mai restransa, doar la nivelul celulelor raspunsului imun).

MHC I sunt ubicuitare, prezente pe orice celula somatica si sangvina, mai putin pe eritrocite. Exista alte tipuri de restrictii induse de tipul de molecula MHC, dimensiunea si provenienta Ag, insa nu fac

tema cursului. Modul de prezentare al Ag este, insa, definitoriu pentru tipul de limfocit in care se diferentia precursorul imatur.

LTH CD4+Daca au fost selectate LTH CD4+, acestea vor incepe sa secrete citokine. Cuplarea la nivelul TCR cu

peptidul si MHC II determina derepresarea genelor pentru citokine in acelasi mod in care se produce si in cazul IFN si incepe sinteza de citokine care actioneaza mai ales pe celulele din jur.

In functie de tipul de citokine sintetizat, LTH se impart in 2 tipuri: 1. TH1 – sintetizeaza in special IL-2 – un factor pluripotent de crestere celulara care determina cresterea,

proliferarea si activarea tuturor celulelor implicate in RI PMN neutrofile, celule NK, LTC, macrofage etc si sintetizeaza si IFN-gamma; prin aceste 2 citokine, subsetul TH1 moduleaza RIC si influenteaza activitatea lui din imunitatea specifica si nespecifica.

2. TH2 – sintetizeaza IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 – sunt factori de crestere pentru LB si stimuleaza maturarea afinitatii Ac si promoveaza trecerea de la RIU primar (IgM) la RIU secundar (IgG).

Toate aceste fenomene sunt dirijate sincron, iar prin citokinele sintetizate de LTH se asigura o comunicare intercelulara prin care se promoveaza activarea unuia sau altuia dintre efectorii imunitatii antivirale.

Existã douã subseturi de celule Thelper, dupa profilul citokinelor sintetizate: Th1 - IL2 si IFN gama - regleaza RI celular, asigurand protectia impotriva patogenilor intracelulari,

nu numai virusuri ci si bacterii cum este Mycobacterium Tuberculosis, etc.Th2 - IL-4, IL-5, 6, 10- regleaza RI umoral

LTC CD8+LTC CD8+ sunt „soldati” - efectori directi, realizeaza distrugerea celulelor infectate viral. Seamana foarte

mult cu celulele NK, doar ca activarea lor nu e nespecifica, impotriva oricarei celule pe care nu o recunosc ca self (proprie), ci restrictionata de recunoasterea complexului MHC – Ag prelucrat.

6

La nivelul citoplasmei, LTC prezinta niste vacuole (la fel ca celulele NK), cu o serie de enzime proteolitice; unele se cheama perforine - perforeaza membrana celulei infectate si permit trecerea altor enzime denumite granzime care determina ruptura membranei celulare si necroza celulei infectate viral.

LTC determina aceasta eliberare de substante solubile care vor forma „gauri” la nivelul membranei celulei infectate si, ulterior, necroza celulara.

Nu este, insa, singurul mod in care LTC pot sa actioneze, ci exista si o moarte programata a celulelor – apoptoza, program intrinsec al acestora prin care se previne perpetuarea unor celule modificate. LTC pot promova apoptoza celulara pentru ca la suprafata LTC, activate in urma contactului cu Ag, se exprima o proteina transmembranara din familia factorilor de necroza tisulara (TNF – tumor necrosis factor) care se numeste Fas.

Ligandul Fas este o substanta care poate interactiona cu niste receptori prezenti pe toate celulele, inclusiv pe celule-tinta infectate viral si care se numesc Fas-receptori. Cand exista acest ligand Fas exprimat pe LTC activat, are loc recunoasterea receptorilor (Fas se ataseaza de Fas-R) si, in interiorul celulei infectate viral, se declanseaza un intreg complex care induce programul de moarte celulara programata prin activarea unui domeniu intracitoplasmatic al Fas-R care se asociaza cu o serie de caspaze intracelulare si care induc fragmentarea ADN-ului cu pastrarea integritatii membranei celulare. Astfel, celula moare, dar membrana ramane integra, prin urmare nu produce inflamatie la nivelul tesuturilor infectate.

In concluzie, prin unul din aceste 2 mecanisme LTC elimina parazitul intracelular – virusul – lizand celula sau pastrand-o integra intrucatva.

Activitatea antivirala a limfocitelor CD8+ consta in liza specifica a celulelor infectate cu virusul cu care au fost activate sau “educate” aceste celule in cadrul RI primar.

ADCCLT nu este singura celula implicata in citotoxicitate. Exista, asa cum s-a mentionat anterior, celulele NK care

au ca mecanism o citotoxicitate nespecifica si exista si citotoxicitate realizata de alte celule imunocompetente care inglobeaza complexe Ag-Ac (complexe imune) CITOTOXICITATEA DEPENDENTA DE ANTICORPI (antibody-dependent cytotoxicity – ADCC).

(1) Complexele Ag-Ac circulante in fluxul sangvin pot stimula cascada complementului pe cale clasica, sa genereze inflamatie si sa atraga mai multe celule NK, mai multe LTC, mai multe LB care sintetizeaza Ac, imunitatea antivirala luand amploare.

(2) Complexele Ag-Ac pot interactiona cu receptori pentru fractiunea cristalizabila (FcR) si sa fie inglobate in macrofage sau celule NK sau alte celule cu FcR.

Astfel de celule inglobeaza complexul Ag-Ac si produc peptide scurte care pot fi aduse la suprafata si prezentate LTC – este o cale alternativa de citotoxicitate, intermediata de Ac, si prin care virionii liberi care circula prin sange pot fi atacati. Astfel, virusurile pot intra in celule care nu sunt susceptibile initial, adica un virus poate sa nu aiba tropism pentru celulele SI, insa sub forma de complex Ag-Ac poate patrunde in astfel de celule daca infectivitatea virala este pastrata, asa cum se intampla adesea in cazul virusurilor neanvelopate, ceea ce duce la replicare virala activa daca celula nu este permisiva.

O celula trebuie sa fie susceptibila – sa aiba receptori si permisiva – sa aiba mecanisme care sa sustina replicarea virala.

O celula nesusceptibila poate fi infectata, insa, pe aceasta cale alternativa, virusul patrunzand in tesuturi pentru care, aparent, nu are tropism.

Toate aceste ramuri ale RI actioneaza sinergic si contribuie la eliminarea virusului.

Cooperarea este ilustrata extensiv in poza de mai jos si sumarizeaza conceptele imunitatii antivirale. In momentul in care un virus patrunde in organism este sesizat de receptorii care recunosc pattern-uri

moleculare (PRP) si astfel apar primele bariere in calea virusului prin sinteza de IFN, care alarmeaza celulele NK si, in consecinta, acestea incep sa omoare primele celule infectate viral.

Pe de alta parte, daca virusul a inceput sa se replice si infecteaza multe celule, exista intotdeauna o celula infectata viral care incepe sa sintetizeze proteine virale. De multe ori, asamblarea proteinelor virale se face la nivelul membranei celulare, astfel incat proteinele virale pot fi expuse la nivelul MHC I si celula infectata viral devine tinta pentru LTC, care isi va exercita actiunea de eliminare a acestei celule.

Mai mult, la nivelul tesuturilor infectate exista macrofage (rezidente) de diferite tipuri, in functie de tesut; macrofagele sunt APC si inglobeaza virionii nou formati, ii prelucreaza si expun proteinele virale la nivelul MHC II, determinand activarea LTH care sunt de 2 tipuri:

unele (TH1) sintetizeaza citokine care activeaza RIC, celelalte (TH2) promoveaza activitatea LB; LB sintetizeaza Ac si neutralizeaza o parte din virusuri – in

principal virusuri anvelopate care circula in torentul sangvin, in rest determina ADCC.

7

Limfocitele B, TH, TC/TS nu au functii suprapuse si o serie de studii au aratat rolul lor complementar. De exemplu, transferul unui subset sau al unei combinatii din numai doua subseturi este insuficient pentru asigurarea protectiei.

VaccinurileCunoasterea mecanismelor imunitatii antivirale are rol in practica. In primul rand, explica o serie de aspecte legate de modul de producere al bolilor cu patogenie virala si ajuta

la elaborarea unor metode de preventie (profilaxie) a infectiilor virale – VACCINURILE.

In patogenia infectiilor virale exista mai multe stadii: (1) un virus patrunde la nivelul unei porti de intrare, unde exista celule susceptibile in care virusul

incepe sa se replice, astfel incat cantitatea de virus creste (inoculul initial se amplifica foarte mult in urma replicarii initiale).

(2) in cursul replicarii la poarta de intrare, pacientul in general nu prezinta simptome; se afla in faza de incubatie.

In functie de boala, incubatia este foarte variabila – exista virusuri care patrund pe cale respiratorie si dau simptomatologie respiratorie – gripa, cu incubatie foarte scurta; exista virusuri care patrund respirator, dar dau afectiuni eruptive la nivelul pielii si mucoaselor – rujeola, rubeola, varicela – au perioada de incubatie mai lunga.

Virusul pleaca de la nivelul portii de intrare prin diseminare de obicei viremica – prin sange (virusul este preluat de limfatice, in primul rand de capilare, apoi ajunge la nivelul statiilor ganglionare cele mai apropiate de poarta de intrare si de acolo intra in fluxul sangvin prin limfaticele eferente si disemineaza pana la nivelul tesutului-tinta).

Sunt unele virusuri care nu disemineaza viremic, ci (??), adica pe calea tecilor nervoase; sunt preluate de terminatiile nervoase de la nivelul tesuturilor periferice si sunt transportate prin transport retrograd axonal pana la nivelul maduvei spinarii si, uneori, pana la nivelul SNC – virusul rabic, virusul polio, (unele) herpes-virusuri. In mod evident, pentru aceasta categorie de virusuri, Ac nu pot realiza neutralizarea pentru ca nu o au o faza sangvina si nu pot fi interferati de Ac, astfel incat singurul mijloc de aparare este reprezentat de LTC.

(3) in cursul diseminarii incepe sa se mobilizeze rezistenta nespecifica cu mecanisme care vor declansa primele semne de boala; in viroze, de cele mai multe ori debutul (prodromul) este monoton / asemanator pentru multe tipuri de infectii virale – stare de oboseala, simptomatologie

8

pseudorespiratorie, dureri musculare, cefalee si o stare subfebrila – tablou clinic de diferite intensitati.

Frecvent, debutul este cauzat de activarea IFN care isi exercita activitatile asupra celulelor normale si determina acest prodrom, dupa care virusul ajunge la organele-tinta in care se replica maxim, trecand in perioada de stare a virozei semne si simptome caracteristice fiecarei infectii virale.

In cursul replicarii in organele-tinta se mobilizeaza si rezistenta specifica, initial cu RI primar - cu specificitate de virus, iar apoi cu RI secundar - cu afinitate mare pentru virus. RI secundar se caracterizeaza prin memorie imunologica care este de lunga durata si utila in fabricarea vaccinurilor intrucat, la administrarea unui vaccin, se activeaza intreaga cascada de reactii prezentata anterior. Datorita memoriei imunologice induse prin vaccinare, la contactul cu virusul propriu-zis se vor scurtcircuita anumite etape ale RI (nu mai apare mobilizarea rezistentei nespecifice, RI primar etc).

Vaccinurile nu pot asigura profilaxie pentru toate virusurile pentru ca acestea apar sub forma unor populatii virale mai mult sau mai putin eterogene. Se pot crea vaccinuri pentru anumite tulpini virale care sa asigure prin inducerea unui RI protectie anti-tulpinelor virale respective.

Memoria imunologica se bazeaza pe faptul ca la activarea LT sau a LB se produc atat celule efectorii propriu-zise, cat si limfocite cu memorie care retin „imaginea” antigenului.

Vaccinarea presupune venirea in contact a organismului cu o forma modificata a virusului care anihileaza determinatii de virulenta (acestia conditioneaza capacitatea fagogena, boala) si pastreaza determinantii antigenici (care stimuleaza RI).

Exista 2 tipuri de vaccinuri:1. VACCINURI INACTIVATE – AN viral este complet distrus, de obicei prin tratamentul cu formaldehida

si se pastreaza doar invelisurile proteice care sunt antigenice;2. VACCINURI VII ATENUATE – virusul isi pastreaza capacitatea replicativa, dar nu mai detemina

boala; se introduc niste modificari la nivelul AN care determina o diminuare a capacitatii replicative, astfel incat virusul se multiplica, dar in principal doar la nivelul portii de intrare, nu mai poate disemina si nu mai poate ajunge la nivelul organelor-tinta sau daca disemineaza replicarea nu este eficienta si nu determina boala.

Primul vaccin viu atenuat s-a produs din intamplare si s-a descoperit practic ca atare, in natura. Acest vaccin a dus la eradicarea variolei (small pox) – o boala foarte severa. Era cunoscuta de mult timp, inca din Antichitate. Se manifesta prin leziuni cutanate de tipul unor pustule care fuzioneaza si apar pe toata suprafata corpului, dar si la nivelul mucoaselor, lasand cicatrici denumite pox-uri. Este o boala cu transmitere respiratorie, foarte contagioasa. Leziunile cutanate evolueaza de la macule – papule – vezicule – pustule, care se acopera de cruste si lasa in urma lor cicatrici pe toata durata vietii. Aceste leziuni se regasesc si la nivelul organelor interne, varicela fiind o boala cu mortalitate ridicata.

De aceea, s-a incercat inca din cele mai vechi timpuri preventia acestei boli. Chinezii au gasit o metoda denumita variolizare – se luau crustele, se transformau in pulberi si erau inhalate, determinand un RI. Variolizarea a dus la diminuarea severitatii bolii si la scaderea mortalitatii.

Edward Jenner a observat in cursul unor epidemii mari de variola ca exista persoane care nu fac boala, constatand ca toti erau fermierii si avusesera la un moment dat o boala numita „nodulii laptarilor” – prin mulgerea vacilor veneau in contact cu niste leziuni prezente pe ugerul vacilor, asemanatoare cu pustulele din variola.

Jenner a prelevat puroi din leziunile de la vaca si l-a inoculat la copii. Tot prin aceasta descoperire, s-a stabilit denumirea metodei de profilaxie – vaccin (vaccinia – lat., „vaca”). Procedeul Jenner a fost foarte eficient si s-a raspandit global. Persoanele astfel imunizate nu au mai facut variola, incidenta a scazut dramatic.

In 1958, OMS a decis incercarea unui program de eradicare a variolei, adica imunizarea populatiei susceptibile, astfel incat virusul nu mai are gazda si dispare din natura. Virusul variolei este un virus strict uman si nu are rezervor animal. Ultimele cazuri de variola naturala au fost inregistrate in 1975 – variola major (expresia completa a bolii) si in 1977, in Somalia, un caz de variola minora (cu eruptie tegumentara scazuta).

In 1979, s-a declarat eradicarea variolei si s-a decis astfel intreruperea vaccinarii. Orice persoana nascuta dupa 1980 nu este vaccinata anti-variola.

Odata cu eradicarea variolei, s-a considerat ca orice boala virala ar putea fi eradicata prin vaccinare, insa s-a constatat contrariul.

Pentru poliomielita exista niste progrese importante. Exista doua vaccinuri eficiente – vaccin inactivat se administreaza injectabil si un vaccin viu atenuat prin atenuarea tulpinilor de polio in laborator, se administreaza oral, sub forma de picaturi (usor acceptat de copii si familie, de asemenea mai ieftin).

Pentru fabricarea vaccinului viu atenuat, s-a studiat structura virusului polio. S-a constatat ca are un loc in care patrunde la nivelul ribozomilor, iar daca se introduc niste mutatii se scade foarte mult infectivitatea virala. Mutatiile pot fi introduse prin cultivarea repetata a virusului in laborator, la temperaturi de 22 grade C. Astfel de

9

tulpini sunt atenuate, nu se replica bine la temperaturi de 37 grade C si constituie vaccinul viu atenuat. A reusit sa scada foarte mult incidenta cazurilor de polio. Exista insa cateva focare mentinute de diversi factori sociali, politici etc.

Avantajele virusurilor vii atenuateVaccinul viu atenuat prezinta cateva avantaje foarte pronuntate. Este un virus care inca se replica si

stimuleaza absolut toate ramurile imunitatii – umorala, celulara; la nivel sistemic si la nivel local (poarta de intrare – vaccinul polio se administreaza pe cale orala, la fel cum este introdus virusul polio in organism).

Se elimina la fel cum se elimina virusul natural – prin materii fecale. In concluzie, va circula in comunitate un vaccin in loc de un virus, adica un virus atenuat in locul unui virus salbatic care ar putea determina boala. Implicit, vaccinul disemineaza de la cei vaccinati la contacti, care se imunizeaza indirect.

induc raspuns imun global (celular, umoral si local) raspuns imun impotriva tuturor antigenelor (inactivarea poate altera antigenicitatea) imunogene consecutiv administrarii pe cale naturala (pret scazut, acceptabilitate mare) imunogenitate crescuta dupa prima administrare, imunitate durabila capacitate de a disemina de la vaccinati la contactii acestora eliminarea virusului din colectivitate

Dezavantajele virusurilor vii atenuateSunt virusuri care se replica, prin urmare mutatiile care au dus la atenuarea capacitatii replicative pot fi

corectate si se poate face reversie la virulenta. S-a intalnit in poliomielita paralitica indusa de vaccinare, relativ rar dar suficient incat sa puna problema administrarii acestui tip de vaccin.

In 1995, in Romania s-a trecut la administrarea vaccinului inactivat anti-poliomielita. De altfel, in toata Europa se administreaza acest tip de vaccin anti-poliomielitic. Europa este „polio-free” (din 2002), precum si SUA.

Exista insa zone unde nu s-a realizat inca eradicarea poliomielitei. Exista persoane imunosupresate, infectate cu virusul HIV, la care vaccinurile viu activate nu pot fi administrate pentru ca dau reactii adverse foarte severe si, in plus, vaccinurile viu atenuate sunt dificil de transportat – mentinut la 4 grade C, altfel nu este activ etc.

Se mai fabrica vaccinuri prin tehnica ADN-ului recombinant – vaccinul anti-hepatita B, vaccinul anti-HPV.

10