Imunitatea Celulară

40
Imunitatea Celulară. Caracteristica celulelor,mecanisme de realizare. Testarea indicatorilor imunităţii сelulare, interpretare clinică.

description

imunologie

Transcript of Imunitatea Celulară

Imunitatea Celular. Caracteristica celulelor,mecanisme de realizare. Testarea indicatorilor imunitii elulare, interpretare clinic.

Imunitatea Celular.Caracteristica celulelor,mecanisme de realizare.Testarea indicatorilor imunitii elulare, interpretare clinic.

Noiune de imuniate celular:

Rspunsul imun mediat celular (RIMC) este un raspuns imun care nu implic anticorpi sau complement ci implic activarea macrofagelor, celulelor killer, limfocitelor T citotoxice i eliberarea unor citokine ca rspuns la un antigen i atacul acestuia.

Rspunsul imun mediat celular este declanat de antigene exogene si endogene: - antigene virale - antigene fungice;- antigene bacteriene, helmintice,parazitare;- antigene tumorale;- antigene celulare din grefele de esuturi i organe alogenice.

Clasificarea celulelor ce particip la realizarea imunitii celulareSint 2 grupe de celule:-antigen specifice:CD8+ si CD4+-antigen nespecifice: macrofage,NK,cellule K, i eozinofilele.

Celulele prezentatoare de antigen (CPA)Celulele accesorii au rol esenial n realizarea rspunsului imun,datorit capacitii lor de a ngloba substanele strine, de a le prelucra i de a le prezenta limfocitelor, de a fagocita celulele opsonizate i de a sintetiza substane imunomodulatoare. Prezentarea antigenului este treapta obligatorie care precede recunoaterea antigenelor proteice de ctre celulele T.

Orice celul care poart pe suprafaa ei molecule CMH poate s participe la realizarea rspunsului imun. Moleculele CMH ndeplinesc funcia de prezentare a antigenelor i au un rol esenial n declanarea rspunsului imun.Pentru a deveni disponibili interaciunii cu receptorii de antigen ai limfocitelor, epitopii sunt asociai intracelular, cu moleculele CMH I sau II i sunt transportai la suprafaa CPA ca fragmente peptidice sau ca proteine intacte, n funcie de natura i de mrimea antigenului.

Celulele prezentatoare de antigen au urmatoarele proprieti: preiau antigenele, le internalizeaz i le prelucreaz; exprim moleculele CMH I si II; exprim moleculele de aderen care favorizeaz interaciunea cu limfocitele; produc molecule stimulatoare ale creterii i diferentierii limfocitelor T; elibereaz citochine.Cele mai importante celule accesorii pentru elaborarea rspunsului imun sunt macrofagele. In vivo, macrofagul particip decisiv la procesul de imunogenez. Indiferent de calea de ptrundere n organism, antigenele sunt captate de celule accesorii, cel mai adesea,de macrofag.Cea mai mare parte a antigenelor circulante sunt eliminate nainte de a declana rspunsul imun, n primul rnd de celulele Kupffer,localizate pe faa luminal a capilarelor sinusoide din ficat. La nivelul ficatului se elimin circa 90% din totalul antigenelor circulante.Alte celule specializate,cu rol major n prezentarea antigenului sunt celulele dendritice i limfocitele B.

Celulele dendritice fac parte dintr-o familie care cuprinde urmtoarele tipuri de celule: -celulele Langerhans, localizate n epiderm, dar i n mucoase - celulele cu voal, din limfa aferent- celulele dendritice, din epiderm, din epiteliile mucoaselor, din organele limfoide i din snge- celulele interdigitate, din aria paracortical a ganglionilor limfatici.

Celulele Langerhans: Reprezint 2-8% din totalul celulelor epidermice i formeaz o reea printre cheratinocitele straturilor profunde. Ele reprezint celulele dendritice imature i exprim nivele mai mari de molecule CMH II. Sunt capabile s preia antigenul exogen prin intermediul moleculelor de suprafa, fiind celule prezentatoare de antigen foarte eficiente. Pot s prezinte antigenul local, n epiderm, sau pot s se mobilizeze, s prseasc stratul bazal i s migreze pe cale limfatic, pn n ganglionii regionali. In timpul migrrii, celulele au prelungiri membranare i se numesc celule cu voal.

In ganglionul limfatic, ele se distribuie n aria paracortical (cortexul profund) i devin celule dendritice i celule interdigitate (o variant morfologic cu prelungiri mai scurte), avnd rol esenial n prezentarea antigenelor i activarea limfocitelor T. Celulele acestei familii nu au proprieti fagocitare. Totui, li se atribuie un rol important n procesul prelucrrii antigenelor. Antigenele rmn legate la nivelul membranei celulare i sunt prelucrate prin intermediul ectoproteazelor pe care le secret. Limfocitul Beste celula efectoare a RIMH, dar are i rolul de captare i prezentare a antigenului specific. Eficiena sa n captarea antigenului este maxim, deoarece receptorul imunoglobulinic leag specific epitopii corespunztori chiar la concentraii foarte mici, de 1000 de ori mai mici dect cele necesare prezentrii sale de ctre macrofag sau de ctre celula dendritic.Limfocitul B recunoate i prezint numai antigenele moleculare mici (peptide). Probabil c proteinele mari nu le sunt accesibile. Exist dovezi c antigenul peptidic legat la suprafaa limfocitului B, prin intermediul receptorului imunoglobulinic specific, este endocitat,prelucrat n compartimentul acid i prezentat n asociaie cu moleculele CMH II, pentru a fi recunoscut de limfocitele T. Limfocitele B exprima nivele relativ nalte ale moleculelor CMH II. Rolul lor de captare i eventual, prelucrare a antigenului este semnificativ la contactul secundar cu antigenul. Prelucrarea antigenelor exogene este o etap obligatorie deoarece limfocitele T (Th i Tc) nu recunosc i nu preiau direct informaia antigenic nativ. Limfocitele T recunosc numai informaia antigenic prezentat pe suprafaa CPA. Celulele accesorii ale rspunsului imun prelucreaz antigenele moleculare mari i pe cele particulate. Din punct de vedere biochimic, prelucrarea semnific deplierea, clivarea proteinelor i generarea peptidelor, ca rezultat al unei proteolize pariale. Prelucrarea antigenului exogen de ctre celulele prezentatoare, parcurge urmtoarele etape: internalizarea antigenului n veziculele membranare acide; proteoliza parial; cuplarea cu moleculele CMH; transportul la nivelul membranei plasmatice.Fig.1 Interrelaiile dintre limfocitele B i T

Caracteristica citokinelor participante la reaciile mediate celular.Factorii moleculari cu rol n reglarea rspunsului imun,au fost denumii citokine. Citokinele cunoscute sunt mprite n urmtoarele grupe funcionale:CSF ( Colony Stimulating Factors), I L (Interleuchine), IFN ( Interferoni) i TNF (Tumor necrosis factor), factori de cretere i chemochine. Citokinele sunt molecule cu activitate biologic, n concentraii foarte mici, care induc un raspuns specific al celulelor sensibile. Acestea posed receptori de mare afinitate pentru diferite citokine i rspund prin modificarea ratei sintezei ARN i a proteinelor.

n funcie de efectele pe care le produc, IL se grupeaz astfel:- IL care stimuleaz mobilitatea orientat a celulelor (chemochine)- IL care modific rata (stimulare sau inhibiie) diviziunii celulelor i diferentierea lor- IL stimulatoare sau inhibitoare ale funciilor specifice ale unor celule- IL care modific viabilitatea celulelor (induc apoptoza).

Interleuchinele sunt peptide hidrosolubile, cu rol reglator,sintetizate n special de limfocite, dar i de alte celule. Efectul lor se exercit, n primul rnd asupra celulelor limfoide, dar i asupra altor celule.Tipuri de interleuchine:IL-1, IL-2, IL-3,IL-4, IL-5,IL-6, IL-7,IL-8,IL-9,IL-10,IL-11,IL-12,IL-13.Macrofagele stimulate cu endotoxine, sintetizeaz o monokin de 17 kD, denumit TNF-a sau caectina.TNF- (tumor necrosis factor) este o glicoproteina de 156 aminoacizi, trimeric, produs n primul rnd de macrofage dar i de alte celule: adipocite, limfocite B,cheratinocite, fibroblaste, granulocite, mastocite, monocite, celule NK,celule musculare netede, celule T.Efecte: Activitate antitumoral,inhib ciclul de replicare viral i stimuleaza diferite activiti biologice: diferentierea monocitelor n macrofage, activitatea ADCC, sinteza moleculelor CMH I si II, activitatea fagocitar, creterea i proliferarea fibroblastelor, este un factor pirogen, hipotensiv, favorizeaza regenerarea ficatului, induce sinteza proteinelor de faz acut i apoptoza celulelor int, activeaz celulele endoteliale,stimuleaz distrugerea cartilajului, activeaz limfocitele T i B,stimuleaza sinteza Ig. Local, TNF-a mrete aderena limfocitelor T CD8 la endoteliul vascular i le stimuleaz citotoxicitatea. Este o citochin proinflamatorie.

Interferonii ( IFN ) sunt citokine secretate de ctre diferite populaii celulare infectate viral. n dependen de celulele productoare de IFN destingem dou tipuri moleculare:-tipul I sau interferonul i secretai de leucocite () i fibroblati ().-tipul II sau imun () secretat de ctre limfocitele T i celulele NK activate.Proprietile IFN:-au marcante funcii i efecte imunoreglatoare -sunt prezeni n preparatele de limfokine i exercit ca i acestea funcii puternice asupra sistemului imun chiar cnd snt n cantiti mici.

Activitatea biologica principal a interferonilor este cea antiviral, nu este direct, deoarece interferonii nu sunt molecule efectoare, ci inductori ai strii antivirale. Starea antiviral este produs pe mai multe ci.Pot fi inhibate diferite etape ale ciclului de replicare viral: penetrarea i dezvelirea,transcrierea ARNm viral, traducerea ARNm viral, replicarea genomului,asamblarea i eliberarea virusului progen. O a II-a cale major a inducerii strii antivirale este degradarea ARNm viral prin aciunea 2-5 oligo-adenilat-sintetazei i a riboendonucleazei.Alte activiti biologice ale interferonilor:Efectele inhibitorii:asupra creterii i multiplicrii microorganismelor parazite cu localizare intracelular,asupra multiplicrii celulelor tumorale, asupra creterii i diviziunii celulelor normale, asupra reaciilor de hipersensibilitate ntrziat.Efectele stimulatorii:IF stimuleaz activitatea citotoxic a limfocitelor NK i activeaz metabolismul oxidativ al macrofagelor, precum i activitatea lor antitumorala.Pe suprafaa limfocitelor T, interferonii intensific exprimarea receptorilor pentru IL-2.Alte citokine:Prostaglandinele: snt acizi grai nesaturati,hidrolizabili i polioxigenai.Se cunosc cteva clase de PG:A,C,D,E,F i I. n cadrul fiecrei clase pot exista molecule cu una sau dou duble legturi. (Ex.PGE1,PGE2).Au multiple funcii,dar n procesele imune au rol important PGE ca mediatori cu funcii supresoare. Factorul inhibitor al migrarii macrofagelor (MIF)este eliberat de limfocitele T n prezena Ag stimulant. Inhib migrarea macrofagelor reinindu-le la locul agresiunii. Sub denumirea de MIF a fost caracterizat o protein de 12, 5 kD din umoarea apoas a camerei anterioare a globului ocular,care produce supresia rapid a citotoxicitii mediat de celulele NK,fa de endoteliul corneean. Camera anterioar a globului ocular este considerat ca situs privilegiat din punct de vedere imunologic.esuturile sale (endoteliul corneean i cristaloida) nu exprim molecule CMH I i astfel devin tinta atacului litic al celulelelor NK infiltrate.Factorul de inhibiie a migrrii leucocitelor PMN:inhib migrarea leucocitelor PMN.Celulele implicate la realizarea imunitii celulare Limfocitele T citotoxice:(limfocite T-killer, CTL, celule T citolitice, CD8 + ,T-celule ) snt capabile s distrug celulele maligne, celulele infectate cu virui (n special), sau alte celule afectate. Mai inti, limfocitele T precursoare iniiate n mduva osoas sufer diferenierea n celule T capabile s raspund antigenilor. Procesul se numeste diferentiere antigen independenta si are loc in timus. Migraia TL din cortex spre medulara timic este nsoit de achiziia unor proteine de suprafa specifice (receptori: TCR, CD3, CD4, CD8, etc). Apoi, celulele T mature antigen dependente sunt activate de antigen i se difereniaz n celule efectoare (Th, Td, Tc si Ts). Diferenierea secundar are loc n organele limfoide secundare. Dezvoltarea ulterioar a LT este caracterizat printr-o selecie pozitiv (supravieuiesc LT care recunosc moleculele Complexului Major de Histocompatibilitate (CMH) propriu). Aceste molecule sunt prezente pe suprafaa celulelor dendritice i a macrofagelor din timus. La etapa final limfocitele T care sunt capabile sa recunoasca peptide in asociatie cu moleculele CMH I pierd receptorul CD4 (devenind celule TCD8), iar cele ce recunosc complexe peptid-CMH II pierd receptorul CD8 (devenind celule TCD4).

Celulele T citotoxice prezint pe suprafaa membranei celulare receptori specifici pentru limfocitele T (TCR), care pot recunoate un antigen specific, care n acest caz este produs de celulele maligne sau virui. Antigenele virale din interiorul unei celule infectate sunt legate la moleculele CMH I i aduse la suprafaa celulei mpreun cu molecula CMH, caz n care acestea pot fi recunoscute de limfocitele T. Dac TCR este specific pentru antigenul dat, receptorul TCR se leag la complexul CMH I plus antigen, iar limfocitul T distruge celula.Pentru ca TCR s se poat lega de CMH I, acesta trebuie s fie nsoit de o glicoprotein, CD8, care se leag de partea constant a moleculei CMH. Prin urmare, limfocitele T citotoxice mai sunt numite limfocite T CD8 +.Afinitatea nalt dintre CD8 i molecula CMH menine strns legtura dintre limfocitul T i celula int. Limfocitele T citotoxice elibereaz perforin-monomere, care creeaz pori n membrana celular i granzime(proteaze serinice), care induc apoptoza celulei infectate (sau maligne). Limfocitul elibereaza din granule perforin-monomere i granzime (proteaze serinice) care ptrund n celula int i fragmenteaz celula int. Ataarea limfocitului T de celula int.

Mecanismul de actiune a limfocitelor T citotoxice

Mecanismul de actiune a CD8+ prin intermediul interactiunii FasL-Fas

Unele limfocite nu produc perforine i granzime.Ele distrug celula int prin intermediul interaciunii FasL-Fas.Celula int deine receptorul FasL, limfocitul T deine ligandul Fas.Interaciunea lor induce apoptoza. Celulele NK:sunt un tip de limfocite citotoxice care aparin sistemului imun congenital. Rolul celulelor NK este similar cu cel al celulelor T citotoxice. Celulele NK acioneaz rapid impotriva celulelor infectate viral i a celor tumorale, acionnd la aproximativ 3 zile de la infectare. Celulele NK, spre deosebire de celelalte celule ale sistemului imun care necesit recunoaterea CMH, au capacitatea de a recunoate celule anormale mult mai rapid, n absena anticorpilor i a CMH. Acestea au fost numite natural killers fiindc nu au nevoie de o activare prealabil pentru a elimina celulele care i-au pierdut proprietatea de self.Celulele NK constituie al treilea tip de celule difereniate din limfoblasti, alturi de limfocitele B i T. Celulele NK se difereniaz si se matureaz n mduva osoas, ganglioni limfatici, splin, amigdale i timus, dupa care ptrund n circulaie. Celulele NK sunt diferite de celulele T natural Killer (TNK) din punct de vedere al fenotipului, al originii i al funciilor efectoare; de multe ori celulele TNK stimuleaz activitatea celulelor NK prin secreia de IFN. n rspuns la IL-12 produs de macrofage celulele NK secret IFN-, care activeaz macrofagele pentru a distruge microbii fagocitai. Spre deosebire de celulele TNK, celulele NK nu exprim receptori de suprafat (TCR) sau marker CD3 (tipic pentru LT) sau imunoglobuline de suprafa, receptori ai limfocitelor B, dar celulele NK exprim pe suprafa markerii CD16 (FcRIII) i CD56.

Nu se cunoate receptorul prin care celula NK interacioneaz cu celula int i nici structura membranar a celulei int recunoscut de celula NK. Moleculele CMH I de pe suprafaa celulei int, cel puin uneori, inhib liza mediat de celulele NK, aa cum arat studiile in vitro.Aceste observaii au condus la ipoteza ca celulele NK sunt specializate s recunoasc i s lizeze celulele cu nivele sczute ale moleculelor CMH I.

Celulele Ksunt limfocite granulare mari (LGL), dar se deosebesc de celulele NK, prin prezena receptorilor membranari de nalt afinitate pentru Fc . Celulele K interacioneaz cu celulele int prin intermediul moleculelor de IgG. Celulele tumorale sau cele infectate cu virusuri leag moleculele de IgG pe suprafaa lor, la nivelul situsurilor antigenice i expun fragmentul Fc. Acesta funcioneaz ca adaptor, permind celulei K, prin intermediul receptorului pentru Fc, s recunoasc i s lizeze celulele int tapetate cu anticorpi: citotoxicitate mediata de anticorpi (ADCC = antibody dependent cell cytotoxicity).Monocitele i Macrofagele : -formeaz sistemul fagocitelor mononucleare;deriv din celula matc hemocitoblast monoblast promonocit (evoluia n mduva osoas) monocit (snge) celule mature macrofage (esuturi).

Funciile macrofagelor: fagociteaz antigenele nonproprii (proces nalt selectiv, dar nespecific). Fagocitaza se manifest prin emiterea de pseudopodii, nvluirea materialului ce urmeaz a fi nglobat, generarae semnalelor care vor controla ingestia, digestia i asocierea componentelor imunogene ale antigenului cu componentele membranii celulei accesorii.

Exist i fagocitoza imun sau opsonic realizabil n cazul cnd Ag este recunoscut i fixat de Ac, complexi care poate sau nu poate fixa complementul. Ac se va fixa la receptorul pentru Fc de pe membrana prin fragmentul sau Fc sau complementul se va fixa la receptorul pentru complement i prin intermediul acestora Ag va fi nglobat n celula fagocitar. Macrofagul este mai srac n enzime lizozomale (comparativ cu PMN) putnd degrada Ag parial cu menajarea epitopilor i proiectarea lor pe suprafaa membranii. Acestea sunt prezentai limfocitelor care vor recunoate specific.Macrofagele se activeaz sub aciunea IFN , a endotoxinelor bacteriene, dup infecia cu bacterii intracelulare ( Mycobacterium,Listeria). Activarea const n amplificarea ratei metabolice. Macrofagul activat devine citotoxic pentru celula int.Ag prelucrate n macrofage se numesc superantigene, ele sunt mai imunogene i pot induce diverse reacii imune:-proliferarea limfocitelor T (imunitatea celular)-proliferarea limfocitelor B i sinteza de ctre plasmocite a imunoglobulinor (imunitatea umoral).-Memoria imunologic -Tolerana imunologic-Hipersensibilitatea de tip imediat i ntrziat.

Macrofagele activate genereaz eliberarea diferitor derivai activi ai O2 cu activitate bactericid sporit, produc factori solubili cu funcii citotoxice pentru o gam ntreag de celule tumorale,IFN cu efect activator asupra celulelor NK, secret oxid nitric (NO), toxic pentru celula int, H 2O2,produi de oxidare a glucozei cu efect toxic asupra intei, secret IL-1,TNF (tumour necrosis factor), colagenaza. etc.

Eozinofilele au rol important n aprarea fa de viermii parazii, prin efecte de citotoxicitate de tip ADCC. Focarele de parazitoz sunt asociate cu eozinofilie.

Oricare ar fi celulele efectoare ale citotoxicitii mediate celular,limfocitele Th (subsetul Th1) au rol esenial n stimularea reactivitii imunitare mediate celular, prin intermediul citochinelor, n special IL-2 i IFN.

Mecanismul de aciune a celulelor imunitii mediate celular

Testarea imunitii celulare: Pentru investigarea limfocitelor T sunt indicate n mod curent citometria n flux, testul de transformare blastic al limfocitelor (TTBL) cu fitohemaglutinin(PHA),testul de inhibitie al migrarii mononuclearelor (MIF ), testul cutanat cu P.P.D. (proteina purificat extras din bacilul Koch)Citometria n flux:Tehnic ce permite analiza simultan a mai multor caracteristici celulare, morfologice i funcionale:- Celulele analizate se afl n suspensie, transformat ntr-un flux filiform- Parametrii sunt determinai pentru fiecare celul n parte-Viteza/capacitatea de analiz: 200 10.000 celule/sec.Domenii de aplicare: -Msurarea simultan a mai multor caracteristici ale elementelor figurate sanguine sau celulelor extrase din diverse esuturi Dimensiunea celulei (FSC) Complexitatea intern, granularitatea (SSC) -Identificarea subseturilor celulare (imunofenotipul) Intensitatea relativ de fluorescen -Analiza DNA/RNA -Funcii celulare

Noiuni introductive: Iniial celulele cercetate snt marcate fluorescent (direct sau indirect). Celulele n suspensie trec n flux continuu, filiform, printr-un volum iluminat monocromatic, unde mprtie lumina i emit fluorescene care sunt filtrate, amplificate i transformate n semnale digitale, colectate, analizate i stocate de un computer (citograme /histograme).Parametri celulari determinabili prin citometrie n flux:1.Intrinseci: dimensiune, formgranularitate citoplasmaticautofluorescen, pigmentaie

2.Extrinseci:Coninut de ADN, compoziia ADN, sinteza ADNStructura cromatinei, ARN, proteine, grupri sulfidrilAntigene (de suprafa, citoplasmatice & nucleare)Componente ale citoscheletului, structura membranei (potenial, permeabilitate & fluiditate)Activitate enzimatic, endocitozConcentraia calciului liber i legat,Apoptoza/necroza, pH, cinetica medicamentoas, etcAplicaii:1. Antigene de suprafa: Subseturi limfocitare Imunofenotipare : snge periferic i mduva osoas Diagnosticul leucemiilor

Numrarea celulelor Stem (CD34), LyTh (CD4). Detectarea celulelor rare