IMUNITATEA ANTIINFECIOASCURS 9Prof. Dr. Lucian Negrutiu M.D. Ph. DUVVG Arad

IMUNITATEA ANTIINFECIOASNATURAL: asigur rezistena natural, nespecific, fa de agenii infecioi, comun tuturor indivizilor unei specii, necondiionat de un contact anterior cu un agent infecios DOBNDIT: se dezvolt pe parcursul vieii, ca urmare a contaminrii continue cu diveri ageni infecioi i depinde de experiena individual a fiecruia

Rezistena antiinfecioas naturalFactorii geneticiBarierele anatomice Factorii umoraliFactorii celulari nespecifici: PMN, macrofage Limfocitele NK (natural killer)

Factorii geneticiRezistena de specie = absolut condiiile improprii pe care un organism le ofer microorganismului fa de care este rezistent lipsa receptorilor celulari specifici pentru agentul infecios respectiv Rezistena individual

BARIERELE ANATOMICEPielea intact:Impermeabil pentru majoritatea agenilor infecioi (ex. leptospire, virusurile papiloma, dermatofii)Proprieti autosterilizante:pH sczut (acid lactic, acizi grai liberi)Uscciunea pielii (Staphylococcus, Corynebacterium, Propionibacterium)Descuamarea stratului cornos

BARIERELE EXTERNEMucoasele:Rezistena mecanicSecreii antibacteriene (lizozim, lactoferin)Prezena IgA secretor la organismele imunizateMucoasa respiratorie:Mucus cu proprieti tensioactive i surfactante Cili vibratili (particule > 5 mm), tuse, strnutMacrofagele alveolare (particule < 5 mm)

Mucoasa digestiv:Cavitatea bucal: saliva, lizozim, anticorpiStomac: pH 1.5,Intestin: tripsina, enzimele pancreatice, bilaTractul genito-urinar:Aciune de splare a uriniiVaginul : pH acidSpermina

Flora normalcompetiia pentru acelai receptor celular,competiia pentru un substrat nutritiv,secreia unor produi secundari toxici,stimularea sistemului imun, care va produce anticorpi naturali, ce vor reaciona ncruciat cu antigenele florei patogene tratamentul oral ndelungat cu antibiotice va avea ca urmare apariia diareei prin dezvoltarea necontrolat a unei singure specii S.aureus, Candida albicans, Clostridium difficile

Factorii umorali sistemul complement lizozimul citokinele rspunsul de faz acut opsoninele interferonii R. inflamatorie

Sistemul complementun sistem seric de 25 de proteine enzime care, ca i sistemul coagulrii i fibrinolizei, se activeaz n cascad sub aciunea unui triggerPrincipalele componente sunt notate C1-C9Procesul prin care se iniiaz i propag aceast cascad de reacii se numete activarea complementuluiPlaca turnant a sistemului complement este C3Componentele activate se descompun n dou subuniti a i bDe ex. C3 se descompune n C3a i C3b

Activarea complementului CAM complexul de atac al membranei

Consecinele activrii complementuluiCalea alternativCalea clasicCompui de suprafa ai agentului infeciosComplex antigen-anticorp (IgG sau IgM)Activarea complementuluiC 3 convertazaC3 = C3b + C3aOpsonizareaagenilor infecioiDeclanarea inflamaieiLizarea agenilor infecioiComplexul de atac al membranei/CAM

cn mod fiziologic n plasm

C3 este supus permanent unei activri spontane discrete prin clivarea n C3a i C3bC3b se combin cu factorul B rezultnd C3bBAcesta la rndul su este supus aciunii factorului D care va transforma C3bB n C3bBb i BaC3bBb este C3-convertaza cii alternative (care este controlat riguros)

Soarta complementuluiBb

Soarta C3bBbn plasmC3 convertaza, rezultat n mod fiziologic ar putea cliva cantiti mari de C3 printr-un feedback pozitiv, asemntor unui cerc vicios, dac nu ar exista mecanisme foarte riguroase de reglare ce mpiedic activarea spontan a unor cantiti mari de C3.

Calea alternativn prezena polizaharidelor de pe suprafaa bacteriilor, a endotoxinei, acizilor theicoici C3bBb rezultat n urma clivrii fiziologice se leag de suprafaa bacteriilor fiind protejat astfel de inactivareLa stabilizarea C3bBb particip i o protein plasmatic, properdina.Deci, activarea complementului pe calea alternativ este rezultatul stabilizrii C3bBb (a C3-convertazei) ce poate fi determinat, printre altele, de prezena bacteriilor

Calea alternativPrincipalele componente ale cii alternative

Component inactivComponent activFuncieC3C3bse leag de suprafaa bacteriilor (este deci o opsonin)fixeaz factorul B care va fi descompus de D n Ba i BbC3bBb este C3 convertaza cii alternative iar C3b2Bb este C5 convertazase leag de receptorii CR de pe suprafaa PMN i Mf. Este o anafilatoxin.Factor BBaBbfuncie necunoscutenzim activ a C3 i C5 convertazeiFactor DDproteaz seric ce descompune B n Ba i Bb

Calea clasicActivarea complementului pe calea clasic se produce de regul n prezena complexelor antigen-anticorp, deci n urma unui rspuns imunitar. Astfel, bacteriile cu care organismul a mai venit n contact, ptrund n organism i ntlnesc anticorpii corespunztori cu care vor forma complexe antigen anticorp. Anticorpii au receptori Rc pentru complement.

Calea clasic : formarea C3 convertazeiCte o molecul de C1q, C1s i dou molecule de C1r formeaz unitatea de recunoatere care se va lega de complexul antigen-anticorp. Unitatea de recunotere va cliva C2 i C4 n C2a, C2b i C4a, C4b. C4b2a va forma C3 convertaza cii clasice, care va cliva C3 n C3a i C3b, piesa esenial n reaciile urmtoare.

Calea comun de activare a complementului: formarea C5 convertazeiIndiferent pe ce cale s-a activat complementul, reaciile urmtoare sunt comune ambelor ci. C3 convertaza se combin cu C3b formnd C5 convertaza:

C3bC3bBb pentru calea alternativ i

C3b4b2a pentru calea clasic).

C5 se va descompune n C5a i C5b. C5b se fixeaz pe suprafaa celulei pe suprafaa creia se afl antigenul - deci n cazul nostru pe suprafaa bacteriei. De C5b se vor lega n continuare C6,7,8 care mpreun cu mai multe molecule de C9, care polmerizeaz, formeaz un complex de atac al membranei ce perforeaz membrana celular cu liza consecutiv a celulei bacteriene.Calea comun de activare a complementului: formarea complexului de atac al membranei

Principalele componente ale cii clasice

Componenta C1

Activarea pe cale clasicC1s activat cliveaz C4 n C4a i C4b care se leag de suprafaa microbianC4b leag C2 clivat tot de C1s n C2a i C2b formnd complexul C4b2a

Activarea pe cale clasicC4b2a este o C3 convertaz ce descompune C3 n C3a i C3b care se leag de convertazO molecul de C4b2a poate cliva pna la 1000 de molecule de C3 n C3b din care o mare parte se leag de suprafaa microbilor

Rolul biologic al complementuluideclanarea inflamaiei. Activarea complementului aduce dup sine declanarea reaciei inflamatorii prin produii intermediari rezultai pe parcursul activrii. Astfel, C5a este un puternic factor chemotactic i chemokinetic pentru PMN pe care le va aduce n focarul infecios. C3a i C5a sunt anafilatoxine care vor duce la o degranulare fiziologic a mastocitelor cu eliberarea unor mediatori chimici vasoactivicitoliza. Celulele pe care s-a fixat complementul i care n mod fiziologic sunt celulele strine organismului (bacteriile, n cazul de fa) sunt lizate sub aciunea complexului de atac al membranei. n cazuri patologice, complementul se poate fixa de celulele proprii organismului producnd distrugerea acestora;opsonizarea. Fagocitele au pe suprafaa lor receptori pentru C3b. Astfel, microbii de care s-a fixat C3b vor adera de celulele fagocitare fiind fagocitai mai eficient

LIZOZIMULmucopeptidaz prezent aproape n toate umorile organismului (ser, lacrimi, saliv, secreie nazal), fiind absent n LCR, urin i umoarea apoas)concentraia plasmatic - 4mg/ml rupe legturile din interiorul peptidoglicanului prezent n peretele bacterian gram pozitiv i chitina fungilor. Dac bacteriile sunt supuse iniial aciunii complementului, acesta va leza membrana extern dezvelind peptidoglicanul, sensibil acum la aciunea lizozimului.

Citokinelepeptide, asemntoare hormonilor, cu proprieti imunomodulatoare (macrofage, limfocite, etc)autocrine cu aciune pe celula productoareparacrine cu efect pe celulele nvecinateendocrine cu efect pe celule la distanExist multe celule productoare de citokine, dar cele mai importante sunt macrofagele i limfocitele.au rol important n declanarea inflamaieiIL-1: n producerea febrei, creterea permeabilitii vasculare, induce explozia respiratorie n macrofage i PMN, IL-6 declaneaz n ficat sinteza proteinelor de faz acut. IL-8 secretat de macrofage la stimularea acestora de Il-1 i TNF este un puternic factor chemotactic pentru PMN, contribuind astfel la formarea puroiului n focarul infecios. TNFa favorizeaz agregarea i activarea PMN i eliberarea enzimelor proteolitice din celulele mezenchimale, deci sunt productoare de leziuni tisulare.simptome generale ale infeciei: febra, somnolena, starea de disconfort, durerea muscular etc.

Reacia de faz acutreacie generalizat, nespecific a organismului, stimulat de infecie, inflamaie, leziuni tisulare i inconstant de procese proliferativemediat de citokine dintre care mai importante sunt IL-1, IL-6, TNFa, PGE1 (prostaglandina E1) i interferonii. Acesti mediatori vor induce:

Febra (IL-1, TNF i alfa IF lui)creterea PMN n sngele perifericscderea Fe i Zn, necesare multiplicrii bacteriilor.

Reacia de faz acutProteinele serice a cror concentraie crete componente ale complementuluiproteinele coagulriiproteinele de transportproteina C-reactiv (CRP), produs de celula hepatic stimulat de IL-1. n 24-48 ore de la debutul inflamaiei acute concentraia seric a CRP crete de mii de ori. CRP se poate lega de polizahardele unui numr mare de bacterii i fungi. Prin activarea consecutiv a a complementului, pe cale alternativ, se faciliteaz ndeprtarea acestor microorgansime prin bacterioliz i fagocitoz.

Opsoninele i opsonizarea

substane care ader de suprafaa unui microorganism fcndu-l accesibil fagocitozei. Exist:opsonine nespecifice C3b, se leag covalent de microbi (microb-C3b se leag de glicoprotein-receptorul pentru C3b de pe membrana fagocitelor (CR1), fiind astfel fagocitat eficient fibronectina, opsonin fa de bacteriile gram-pozitive. Ea se gsete la suprafaa mucoaselor, mpiedicnd, prin proprietatea de a se lega de flora gram-pozitiv, colonizarea mucoaselor cu flor gram-negativ (de exemplu mucoasa faringian).opsonine specifice anticorpi ( aprarea antiinfecioas dobndit)

Interferoniiglicoproteine (GM 20 kD) : rezistena fa de virusuriIFN-a, secretat de macrofage i PMN ca urmare a infeciei celulelor respective cu un virus sau dup stimulare cu diverse componente bacteriene (endotoxina b.gr.-) etc.;IFN-b, secretat de fibroblati n aceleai condiii;mpiedic ptrunderea altui virus n celula respectivsecretat n exterior se fixeaz pe receptorii pentru virusuri ale celulelor invecinate protejndu-le fa de ptrunderea virusului.IFN-g sau interferonul imunsecretat de limfocitele T dup stimularea acestora cu un antigen fa de care limfocitele au fost sensibilizate anterior. activitate antiviral, antimitotic i imunomodulatoare.

n esen, ptrunderea microbilor n esuturi duce la activarea complementului, ceea ce are ca urmare liza celulelor microbiene, pe de o parte, i declanarea rspunsului inflamator infecios, pe de alt parte.

Cascada de activare a complementului va antrena eliberarea unor mediatori chimici (citokine, proteinele de faz acut, mediatori rezultai din degranularea mastocitelor etc.) care particip direct n procesul inflamator i vor atrage n focarul infecios fagocitele. Acestea vor nltura microorganismele invadatoare prin fagocitoz.Rspunsul inflamator

Inflamaia acut rezultatul schimbrilor ce se petrec ntr-un esut ca rspuns la o agresiune mecanic, chimic sau infecioas. mecanism de aprare antiifecios rapid, care tinde s localizeze infecia i s previn diseminarea ei.manifestrile locale ale inflamaiei eritemul (rubor)cldura (calor)durerea (dolor) edemul (tumor)Galen sec.4

Inflamaia

InflamaiaInflamaia poate evolua spre vindecare cu restitutio ad integrum a esuturilor sau cu sechele. Deznodmntul unei reacii inflamatorii depinde de extinderea procesului inflamator, demicroorganismele implicate, precum i de reactivitatea gazdeiCele 3 evenimente majore ale inflamaiei sunt:vasodilataia capilar local,modificrile structurale microvasculare,acumularea leucocitelor n focarul infecios

1. VasodilataiaVasodilataia capilarC3a i C5a - anafilatoxine - determin degranularea mastocitelor cu eliberarea unor mediatori chimici cum este histaminaare aciune vasodilatatoare asupra capilarelorcrete permeabilitatea capilar exudare din capilare spre zona infectat a plasmei cu mediatorii pe care aceasta i conine.

2. Modificrile structurale microvasculare i acumularea de leucociteActiveaza endoteliu vascular si limfociteleChemotactic pentru PMNActiveaza endoteliu vascular si creste permeabilita-teaActiveaza limfocitele si sinteza de IgActiveaza celulele NK

Diapedeza

3.Acumularea PMN in focar

Mecanisme celulare nespecifice fagocitoza

Fagocitoza este un mecanism important de ndeprtare a microorganismelor i a celulelor lezate fiind proprietatea unor celule de a ngloba i digera particule strine organismului. PMN apar primele ca rspuns ntr-o inflamaie acut monocitele (care dup ce migreaza n esuturi se numesc macrofage).

Etapele :chemotaxia, opsonizarea, ataarea, internalizarea i digestia

Chemotaxia. Fagocitele sunt atrase n focarul infecios de factori de origine bacterian factori chimiotactici ce apar n cursul inflamaiei: C5a, kallicreina produs de esuturile lezate, produi rezultai din metabolismul acidului arahidonic (prostaglandine, tromboxan, leucotriene). Aceste substane favorizeaz exprimarea receptorilor pentru C3b al fagocitelor. Fagocitele prsesc capilarele prin diapedez.

nglobarea: ntr-o vacuol sau fagozom format din membrana citoplasmatic care va fuziona cu lizozomii primari pentru a forma fagolizozomii n care enzimele lizozomale vor declana digestia explozia respiratorie care este de fapt o activare puternic a metabolismul oxidativ al PMN.Digestia. mecanismele dependente de oxigen sunt consecina exploziei respiratorii (intensificare brusc a metabolismului) ce nsoete fagocitoza i pe parcursul creia se formeaz ioni de superoxid (O3-), oxigen atomic (O-), radicali hidroxili, peroxid de hidrogen (H2O2) i hipoclorit. Toi aceti produi sunt puternic bactericizi.mecanismele bactericide independente de oxigen se datoreaz unor enzime hidrolitice: catepsina, glicozidaza, arilsulfataza ce diger peretele celular al microbilor;Opsonizarea. Reprezint faza n care microorganismele sunt pregtite pentru fagocitoz i ader de fagocite. Aceast aderare comport 4 modaliti ce definesc eficiena fagocitozei.n absena complementului i a anticorpilor -In prezena complementului +n prezena anticorpilor ++n prezena anticorpilor i a complementului ++++

Defensinele : proteine cationice care se leag de peretele celular i determin formarea unor canale ce strpung peretele microbian

Lizozimul care atac peptidoglicanul;

Lactoferina care spoliaz mediul de fierul necesar bacteriilor.

Fagocitoza prin PMN poate fi considerat principalul mecanism de aprare fa de bacteriile piogene.

Digestia Ag-lor ; factori

AderenActivarea membraneiFormarea fagozomuluiDigestieEliberarea produilorFagocitoza

Fagocitoza

Fagozomul

Fagocitoza prin macrofage. intervin mai trziu n focarul infeciosfagociteaza microbi i detritusurile celulare rezultate n urma leucocitelor distruse la locul injuriei. Importante in apararea fata de organisme cu habitat facultativ i obligatoiu intracelularmacrofagele se activeaza aciunea unor substane ce apar n urma prezenei microorganismelor C3b gama-interferon, unele componente bacteriene (endotoxinele)limfocitele Tdh n cadrul rspunsului imun celular. ( secret citokine importante in producerea inflamaiei)

unele bacterii, protozare sau fungi sunt capabile s supravieuiasc i s se multiplice n macrofagul neactivat (micobacterii, brucelle, criptococi, listerii etc.)

dup activare unele ele pot fi distruse. Uneori, ns, microorganismele nu sunt distruse i supravieuiesc pe durat lung n macrofag, rezultatul fiind inflamaia cronic.Macrofagul are rolul cel de a iniia rspunsul imun. Macrofagele sunt celule prezentatoare de antigen (CPA) care dup prelucrarea acestuia l prezint limfocitelor Th.Fagocitoza prin macrofage are, pe lng rolul de a ndeprta bacteriile, proprietatea de a elimina bacteriile cu habitat intracelular

Macrofag n fagocitoz

Limfocitele NKCelulele NK sunt limfocite citotoxice naturale care exist deja la natere.

Ele nu sunt fagocite, dar pot ataca i distruge n mod nespecific celule infectate cu virusuri sau chiar celule tumorale.

n contact cu celulele infectate, celulele NK secret o perforin nrudit cu C9 a complementului. Aceasta polimerizeaz pe membrana celulei int i formeaz aici canale ce distrug integritatea acesteia.

Limfocitul NK

*Dac un microorganism trece de stratul protector al barierelor anatomice, el ntlnete mecanismele de aprare nespecifice nnscute, umorale i celulare, prezente n lipsa unui contact anterior cu agentul infecios respectiv.Complementul este un sistem seric de 25 de proteine enzime care, ca i sistemul coagulrii i fibrinolizei, se activeaz n cascad sub aciunea unui trigger.Desemnarea componentelor sistemului complement. Componentele majore sunt notate cu C1-C9. Cnd o component se activeaz, ea se descompune n 2 subuniti notate cu literele a i b.Activarea complementului se poate petrece pe dou ci cu punct de plecare diferit, dar, care converg spre aceiai produi finali:- calea alternativ, mai veche din punct de vedere filogenetic care se activeaz n absena anticorpilor specifici i face parte, deci, din rezistena antiinfecioas natural, i - calea clasic, a crei activare presupune n general prezena anticorpilor specifici, deci, un contact prealabil cu agentul etiologic respectiv.Momentul esenial n activarea complementului este activarea C3, care se descompune n C3a i C3b sub aciunea C3-convertazei.