6

6. RSPUNSUL IMUN CELULAR

Rspunsului imun celular (RIC) are rol de aprare prin recunoaterea i eliminarea:

celulelor proprii care au fost infectate cu microorganisme intracelulare patogene. Rspunsul imun celular este esenial n infeciile virale, virusurile fiind microorganisme cu replicare obligatorie intracelular i n infeciile cu unele bacterii (ex. mycobacterii, Listeria, Brucella, Legionella) i parazii intracelulari (ex. Toxoplasma).celulelor proprii transformate neoplazic - acestea prezint modificri genetice i sintetizeaz proteine anormale, care sunt recunoscute ca non-self.celulelor non-self care pot ajunge n organism prin transplant (rejetul grefelor).

Altfel spus, RIC este implicat n recunoaterea i distrugerea:

Celulelor singenice devenite antigenice: celulele infectate sau neoplazice;Celulelor alogenice aprute prin gref sau transplant.

n cadrul rspunsului imun celular particip celule efectoare care aparin:

sistemului imun specific (adaptativ) - prin limfocitele T citotoxice (LTC)sistemului imun nespecific (nnscut) - prin celulele natural killer (NK) i secundar prin macrofage, monocite, neutrofile i eozinofile.

Celulele efectoare recunosc celulele non-self prin mecanisme diferite, dar le distrug printr-un mecanism comun, numit citotoxicitate extracelular sau citotoxicitate mediat celular.

La contactul cu celulele int, LTC i NK elibereaz mediatori carele distrug prin dou mecanisme:

Lezeaz membranele celulelor non-self, ducnd la liza osmotic a celulelor. Altereaz nucleul celulelor int, producnd apoptoza lor.

RSPUNSUL IMUN CELULAR ADAPTATIV (SPECIFIC)

Rspunsul imun celular specific poate fi reprezentat schematic astfel:

Agent patogen + Limfocit T = Limfocit T efector + Limfocit T cu memorie.

Rspunsul imun celular specific are drept celule efectoare limfocitele T citotoxice i se desfoar n dou etape:

activarea, proliferarea i diferenierea limfocitelor T naive n LT efectoaredistrugerea celulelor int de ctre LTC activate.

ACTIVAREA LIMFOCITELOR T

Aceast etap necesit prezena urmtoarelor celule:

celule int - celule care prezint pe membran antigene, prezentate de MHC ILTC antigen specificeLTH 1 antigen specificecelule prezentatoare de antigen (APC) - care au fagocitat resturi ale unor celule int distruse i prezint pe membran peptide antigenice mpreun cu MHC II.

Un anumit antigen este recunoscut doar de TCR exprimate de clona LT corespunztoare. Aceasta nseamn c fiecare antigen este recunoscut de o clon specific de LT. Diversitatea antigenelor este foarte mare, de ordinul milioanelor, astfel c i recunoaterea se face prin milioane de clone diferite de LT. Spre deosebire de NK, LTC sunt diversificate clonal. Fiecare clon de LTC se definete prin receptorii TCR de suprafa.

Din cauza efectelor distructive semnificative de care LTC sunt capabile, activarea lor este condiionat de prezena LTH. Astfel, att LTC ct i LTH naive trebuie s recunoasc concomitent peptide care provin de la acelai antigen. LTC recunoate peptide aflate de suprafaa celulei int, iar LTH peptide prezentate de APC.

Astfel, apariia patologic a unor LTC autoreactive nu este o condiie suficient pentru declanarea unei leziuni autoimune, pentru c nu exist LTH care s le activeze.

Limfocitele T au roluri eseniale n imunitatea adaptativ. LT sunt produse n mduva hematogen i se matureaz n timus. Timusul elibereaz limfocite T mature, dar care nu au venit nc n contact cu antigenul (limfocite T naive). Limfocitele T naive au o durat de via de civa ani. Sunt celule inactive, cu cromatin condensat, citoplasm redus i activitate metabolic sczut.

Limfocitele circul permanent prin organism. Ele strbat sngele, limfa, ganglionii limfatici, splina i esuturile non-limfoide. Aceste circuite reprezint traficul limfocitelor.

Pe parcursul traficului prin organism, limfocitele stagneaz n anumite zone.

Procesul prin care limfocitele sunt atrase specific i stagneaz la nivelul anumitor esuturi, mai precis n ariile de prezentare a antigenelor i n esuturile unde exist procese inflamatorii, se numete homing.

Activarea limfocitelor T helper

Activarea LTH este necesar pentru declanarea att a rspunsului imun umoral ct i a celui celular.

Pentru activarea LTH sunt necesare dou condiii:

recunoaterea de ctre LTH a peptidelor antigenice prezentate mpreun cu MHC II de ctre celule prezentatoare de antigen.

existena concomitent a unor semnale suplimentare de activare, care sunt generate tot de APC.

Celulele prezentatoare de antigen se mpart n:

profesioniste - a cror funcie principal este procesarea i prezentarea antigenelor ctre limfocitele TH: macrofage, celule dendritice i limfocite B.

ocazionale - care, n anumite condiii, sub influena unor citokine, exprim pe suprafa MHC II: fibroblaste, celule gliale, celule pancreatice, celule epiteliale timice i tiroidiene, celule endoteliale.

Cele mai eficiente APC sunt celulele dendritice. Singura funcie cunoscut pn n prezent a acestora este de a prezenta antigen. Celulele dendritice imature capteaz antigenul la locul de ptrundere al acestuia, se activeaz i migreaz n organele limfoide locale unde se matureaz i prezint acest antigen prelucrat limfocitelor T . n acelai timp, exprim pe suprafa o serie de molecule care mediaz interaciunea cu LTH i transmit semnalele de activare suplimentare. Astfel, rspunsul imun adaptativ este declanat n organele limfoide periferice locale i nu la locul de ptrundere al antigenului.

Macrofagele inactive prezint pe suprafaa membranei un numr redus de molecule MHC II. Activarea macrofagelor la contactul cu antigenul determin apariia pe suprafa a unui numr crescut de MHC II i a altor receptori cu rol important n rspunsul imun, cu transformarea lor n APC eficiente.

Limfocitele B au rol de APC n cadrul rspunsului imun umoral.

n cadrul procesului de recunoatere a antigenului, prima etap const n stabilirea unor legturi intercelulare ntre LTH i APC. Acestea sunt independente de antigen i sunt mediate de o serie de molecule de adeziune.

Aceast prim etap este esenial, pentru c ofer timpul necesar limfocitelor T pentru a depista eventuale peptide antigenice expuse mpreun cu MHC II pe suprafaa APC. Dac APC nu prezint pe suprafa peptide antigenice sau prezint antigene cu o alt specificitate, legturile intercelulare se desfac i limfocitul este recirculat.

n cazurile n care receptorul pentru antigen al LTH recunoate un antigen specific prezentat de ctre APC, se produc modificri conformaionale la nivelul LFA1, care determin creterea afinitii acestui receptor pentru moleculele ICAM - 1 i ICAM - 2. Aceste modificri determin stabilizarea interaciunii ntre LTH i APC. Aceast asociere poate dura cteva zile, timp n care LTH prolifereaz, iar celulele fiic stabilesc de asemenea legturi intercelulare cu APC.

Recunoaterea de ctre LTH a complexelor antigen - MHC II este realizat de ctre receptorii TCR - CD3 i coreceptorul CD4.

Recunoaterea antigenului este asociativ:

are loc o recunoatere a unei structuri nonself (peptidul antigenic) de ctre TCR

concomitent are loc un proces de recunoatere a unei structuri self (un domeniu constant al MHC II) de ctre CD4.

Limfocitele TH activate sintetizeaz cantiti crescute de interleukin 2 (IL-2). Aceast citokin determin proliferarea rapid i diferenierea LT activate. Dintr-un singur limfocit activat rezult aproximativ 1000 de LTH efectoare i LTH cu memorie.

Din punct de vedere funcional, LTH se mpart n dou clase:

LTH 1 - au roluri mai ales mpotriva agenilor patogeni intracelulari. De asemenea, pot declana un rspuns imun umoral. LTH 1 stimuleaz sinteza de anticorpi de tip IgG.LTH 2 - au rol n declanarea rspunsului imun umoral, cu formarea de anticorpi din diferite clase (mai ales IgM, IgA i IgE), cu activitate neutralizant important. LTH 2 sunt prezente mai ales n infeciile cu germeni extracelulari.

Activarea limfocitelor T citotoxice

Limfocitele T citotoxice au pe suprafaa membranei coreceptorul CD8. CD8 se leag de un domeniu constant din structura moleculelor de MHC I. Dup cum fost menionat anterior, MHC I se afl pe membrana aproape tuturor celulelor nucleate din organism.

Existena acestui coreceptor determin fenomenul de restricie MHCI, adic LTC CD8 pot s recunoasc doar antigenele prezentate mpreun cu acest tip de molecule.

Etapele transformrii limfocitelor T citotoxice naive n celule efectoare sunt:

limfocitul primete semnale activatorii rezultate n urma recunoaterii complexelor antigen - MHC I (aflate pe membrana celulei int) de ctre TCR - CD8limfocitul primete semnale suplimentare de activare de la celulele prezentatoare de antigen prin intermediul receptorilor CD28 (limfocit) - B7 (APC)

proliferarea i diferenierea sunt determinate de IL-2, sintetizat de LTH 1 activate.

n urma acestor interaciuni celulare rezult numeroase limfocite T citotoxice capabile s recunoasc i s distrug celulele int.

Identificarea celulei int se realizeaz astfel:

LTC stabilete contacte prin intermediul LFA - 1 cu receptorii ICAM - 1 i ICAM - 2 de pe suprafaa celulelor din esutul respectiv.apropierea realizat de moleculele de adeziune ofer timpul necesar identificrii de ctre TCR a peptidelor antigenice aflate pe celulele int.dac celula respectiv nu prezint pe membran antigene specifice LTC respectiv legturile se desfac iar limfocitul trece la alt celul.dac pe membrana celulei respective se gsesc antigene specifice, modificrile conformaionale rezultate n urma interaciunii complexului TCR-CD3 cu antigenul determin transmiterea unor semnale activatorii i nceperea procesului de distrugere a celulei respective. Interaciunile realizate de ctre moleculele de adeziune se stabilizeaz.

ELIMINAREA CELULELOR INT DE CTRE LTC

Interaciunea limfocitelor T citotoxice efectoare cu celulele int dureaz aproximativ 5 - 10 minute. n acest timp se produc modificri biochimice care programeaz celula int pentru apoptoz, care survine la cteva ore dup contactul cu LTC.

Limfocitele T citotoxice efectoare conin granule litice citoplasmatice care conin urmtoarele enzime:

perforina - polimerizeaz similar componentei C9 a complementului i formeaz pori n membrana celulei intgranzimele - sunt serinproteaze, determin apoptoza celulei intgranulizina - are efecte antimicrobiene i induce de asemenea apoptoza celulei int.

Apoptoza sau moartea celular programat este un mecanism esenial att pentru pentru homeostazia esuturilor, ct i pentru buna funcionare a sistemului imunitar. Moartea celular are loc prin clivarea ADN-ului n fragmente de aproximativ 200 de baze, realizat de ctre enzime specializate numite endonucleaze. Membrana celular rmne intact. n urma procesului de apoptoza rezult corpi apoptotici care sunt fagocitai. Endonucleazele au capacitatea de a fragmenta i ADN-ul viral, ceea ce mpiedic apariia de virioni cu capacitate infectant n urma distrugerii celulei infectate.

Exist dou mecanisme principale prin care LT citotoxice elimin celulele int:

un mecanism calciu dependent - prin eliberarea enzimelor coninute n granulele litice citoplasmatice. Moleculele de perforin polimerizeaz i formeaz pori n membrana celulei. Experimentele in vitro au artat c formarea porilor poate duce la liza osmotic a celulei respective prin influxul rapid de ap i sodiu. Moleculele de granzime i granulizin ptrund n citoplasma celulei int prin intermediul porilor. Granzimele pot ajunge n citoplasm i printr-un mecanism independent de perforin, prin cuplarea cu un receptor membranar al celulei int care este ulterior internalizat. Granzimele activeaz caspaza - 3, o enzim care declaneaz o cascad proteolitic ce duce n final la activarea deoxiribonucleazei, enzima responsabil de fragmentarea ADN-ului nuclear.un mecanism calciu independent - prin legarea unui receptor numit Fas de pe membrana celulei int de ctre ligandul Fas (FasL), aflat pe suprafaa LTC activate. Cuplarea receptorului Fas determin declanarea cascadei caspazelor cu activarea nucleazei. Receptorii Fas se gsesc mai ales pe suprafaa limfocitelor activate. Se crede c acest mecanism are importan n apoptoza limfocitelor activate, fiind un mecanism de control al rspunsului imun, dup ce antigenul a fost ndeprtat.

n afar de mecanismele prezentate, limfocitele T citotoxice efectoare elibereaz citokine cu roluri importante n aprarea imun:

interferon - inhib n mod direct replicarea viral i crete expresia moleculelor MHC I pe suprafaa celulelor infectate. Activeaz i recruteaz macrofage la locul infeciei, unde acestea acioneaz ca APC sau ca celule fagocitare.factori de necroz tumoral i (TNF i TNF - ) - au aciuni similare interferonului . n plus, pot determina distrugerea anumitor tipuri de celule int prin cuplarea cu un receptor specific, numit TNFR - 1.

RSPUNSUL IMUN CELULAR NNSCUT (NESPECIFIC)

Cel mai important rol n cadrul rspunsului imun celular nespecific il au celulele NK. Exist i alte celule implicate (macrofage, monocite, neutrofile i eozinofile), care au roluri secundare i care recunosc celulele int prin intermediul anticorpilor (citotoxicitatea celular mediat de anticorpi).

Citotoxicitatea celular determinat de celulele NK

Celulele natural killer reprezint ntre 5 i 10% din totalul limfocitelor. Sunt implicate n aprarea antiviral i antitumoral.

Celulele NK se difereniaz din precursorul comun limfoid, dar prezint pe suprafa receptori caracteristici att liniei limfoide ct i liniei mieloide. Celulele natural killer nu se matureaz n timus.

Celulele natural killer reprezint prima linie de aprare n aprarea mpotriva infeciilor cu virusuri i bacterii intracelulare. Celulele NK au activitate maxim la 3 zile dup ptrunderea agentului patogen. Prezena lor ofer rgazul necesar declanrii rspunsului imun celular specific, pentru c activarea, diferenierea i proliferarea LTC necesit aproximativ 5-7 zile.

Mecanismele citotoxicitii celulelor NK sunt similare LTC. Citoplasma celulelor NK conine numeroase granule cu perforin i granzime.

NK difer semnificativ de LTC prin modalitatea de recunoatere a celulelor infectate. Celulele NK nu exprim receptori specifici pentru antigen. Recunoaterea nu este condiionat de prezena MHC. Rspunsul imun nu prezint memorie imunologic.

Celulele NK prezint pe membran att receptori activatori ct i inhibitori. Semnalele transmise prin receptorii inhibitori sunt mai puternice i predomin intodeauna fa de cele activatoare.

Un rol important pentru activarea celulelor NK l au factorii solubili: IL - 12, IL - 15, TNF-, IFN i .

n afar de citotoxicitatea nespecific, celulele NK elibereaz citokine care influeneaz att imunitatea specific ct i pe cea nespecific.

Cea mai important este interferonul care are mai multe efecte:

la nivelul sistemului imun adaptativ transmite semnale inhibitorii limfocitelor TH 2 i stimuleaz dezvoltarea LTH 1n cadrul imunitii nespecifice stimuleaz activitatea fagocitar i bactericid a macrofagelor.

Citotoxicitatea celular mediat de anticorpi

Citotoxicitatea celular mediat de anticorpi este cunoscut sub acronimul ADCC - antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity.

Exist celule cu potenial citotoxic care exprim pe membran receptori pentru regiunea Fc a anticorpilor (FcR). FcR permit leagarea de moleculele de imunoglobuline aflate pe suprafaa celulei int. Aceast interaciune favorizeaz apropierea celulelor citotoxice de celulele int.

Modalitatea de recunoatere este nespecific.

Celulele cu potenial citotoxic, implicate n ADCC sunt:

celule natural killer

macrofage

monocite

neutrofile

eozinofile

Mecanismele prin care aceste celule determin citotoxicitate sunt multiple:

Macrofagele, neutrofilele i eozinofilele se activeaz metabolic, cu creterea numrului de lizozomi i granule litice. Ulterior acesta sunt eliberate, cu distrugerea celulei int.Monocitele activate, macrofagele i celulele NK elibereaz TNF care are efecte citotoxice.Eozinofilele i NK conin perforin n granulele citoplasmatice, care determin liza osmotic.