Imunologie curs 10

REACŢIILE DE HIPERSENSIBILITATE

Criteriile de normalitate ale răspunsului imunLa omul normal, RI (Răspunsul Imun) Umoral şi Celular prezintă două particularităţi fundamentale:

1. RIU/C este un mecanism de protecţie care asigură două tipuri de apărări naturale: apărarea antibacteriană, antivirală şi antiparazitară; supravegherea şi apărarea antitumorală şi anticanceroasă.

2. RIU/C nu se însoţeşte nicicând de efecte defavorabile pentru organism deoarece este perfect adaptat calitativ şi cantitativ la natura şi intensitatea stimulului antigenic.

Criterii de normalitate pentru RIUI. RIU este normal dacă răspunsul declanşat faţă de antigen se face printr-o clasă adecvată de

imunoglobuline: IgM, IgG sau IgA. Acest criteriu nu este îndeplinit în cazul hipersensibilităţii de tip I (IgE).

II. RIU este normal dacă Ig elaborate nu ating concentraţii exagerat de mari în raport cu cantitatea necesară pentru neutralizarea şi îndepărtarea antigenului declanşator. Acest criteriu nu se îndeplineşte în toate hipersensibilităţile umorale şi în majoritatea bolilor autoimune.

III. RIU este normal dacă nu se elaborează cantităţi crescute de complexe imune circulante. Acest criteriu nu se îndeplineşte în hipersensibilitatea de tip III.

Criterii de normalitate pentru RICI. Antigenele declanşatoare nu sunt expuse pe membranele celulelor somatice non-APC;II. Celulele imunocompetente nu sunt colonizate de microorganisme cu habitat intracelular.

Ambele criterii de normalitate a RIC nu sunt îndeplinite în hipersensibilitatea de tip IV.

Criterii comune de normalitateI. Strict localizate, adică dacă se desfăşoară la poarta de intrare a antigenului în organism.II. Strict controlate, adică dacă există un echilibru funcţional fin între funcţia limfocitelor Th şi funcţia

limfocitelor Ts.III. Neînsoţite în evoluţia lor de apariţia unor leziuni tisulare; dacă acestea apar, să fie de minimă

importanţă şi să nu persiste în timp.

Reacţiile de hipersensibilitateDefiniţie: Reacţiile de hipersensibilitate sunt RI anormale, patologice, lipsite total de efectul de

protecţie, ele evoluând cu apariţia unor leziuni tisulare severe ca urmare a declanşării unor procese inflamatorii acute sau cronice.

Toate reacţiile de hipersensibilitate sunt reacţii inflamatorii patologice.

1

Imunologie curs 10

Clasificarea reacţiilor de hipersensibilitate (Gell-Coombs)HS I se datorează sintezei unor clase neadecvate de anticorpi, IgE.HS II se datorează prezenţei anormale a antigenelor pe membranele celulelor self, antigene faţă de

care se elaborează anticorpi citotoxici din clasele IgM şi IgG.HS III se datorează elaborării unor cantităţi exagerate de CIC (Complexe Imune Circulante).

Tipurile I, II, III se numesc reacţii de hipersensibilitate de tip imediat pentru că manifestările clinice se instalează la puţin timp după contactul cu antigenul declanşator, deoarece aceste HS au la bază o mediaţie umorală.

HS IV mai este numită hipersensibilitatea de tip întârziat pentru că manifestările clinice caracteristice apar la distanţă (în timp) faţă de contactul antigenic declanşator şi persistă mult, având la bază o mediaţie celulară.

Toate cele patru tipuri de HS se însoţesc în mod obligatoriu de apariţia unor leziuni tisulare severe care au la baza lor procese inflamatorii:

acute, în cazul HS imediate; cronice, în cazul HS de tip întârziat.

Hipersensibilitatea de tip IDefiniţie: Hipersensibilitatea de tip I este un RIU anormal declanşat la contactul organismului cu

antigene banale/obişnuite, răspândite în mediu, prezente în alimente sau în structura medicamentelor, antigene faţă de care populaţia generală nu reacţionează; HS I se datorează unei hiperproducţii de IgE care este condiţionată genetic.

Bolnavii cu HS I prezintă două trăsături:1. Manifestări de tip alergic (un RI deviat ce constă într-o reacţie la antigene faţă de care

populaţia generală nu prezintă un răspuns clinic manifest).Aceste antigene declanşatoare ale HS I se numesc alergene. Alergenele sunt antigene

complete timodependente şi au imunogenitate redusă. Sunt foarte răspândite în mediu, contactul cu ele fiind obligatoriu pentru întreaga populaţie.

Exemple de alergene: polenuri, praful de casă (acarienii microscopici).2. Bolnavii prezintă un teren atopic ce constă în hiperproducţie de IgE, condiţionată genetic.

Schema de principiu a HS I cuprinde 2 etape:1. Etapa contactului antigenic inductor: are loc cu ocazia primului contact cu antigenul

declanşator al HS I şi este asimptomatică din punct de vedere clinic.2. Etapa contactului antigenic declanşator – are loc cu ocazia unui contact antigenic ulterior

(contactul numărul 2, 3, …, n) cu antigenul declanşator.Exemple: rinita alergică, astmul bronşic extrinsec, gastroenterita alergică (dermatita atopică).Ambele etape sunt rezultatul contactului dintre organism şi alergenele care penetrează barierele

dintre mediu şi organism: ţesutul cutanat; mucoasa bronşică; mucoasa gastrointestinală.

Etapa de inducţie a HS IAntigenele pătrund uşor în organism şi activează nişte RIU deviate (patologice) adică

hiperproducţie de Ig clasa IgE. Aceste IgE sunt anticorpi citofili (nu rămân liberi) şi se ataşează de membranele celulare ale mastocitelor/bazofilelor din întreg organismul. Fixarea lor pe suprafaţa membranelor se face prin receptorii specifici FcR.

2

Imunologie curs 10

La finele etapei de inducţie are loc hiperproducţie IgE cu tapetarea tuturor mastocitelor şi bazofilelor din organism.

Etapa de declanşare a HS IAlergenul este recunoscut de IgE care sunt deja ataşate pe suprafeţele mastocitelor, bazofilelor.

Apar anumiţi stimuli activatori ce se transmit în profunzimea mastocitelor, bazofilelor. Activarea acestor celule este urmată de degranularea lor şi eliberarea unor cantităţi mari de:

histamină; PAF; SRSA; Pg, LT, Tx A2.

Toate aceste substanţe sunt mediatori ai inflamaţiei acute.În funcţie de locul eliberării acestor mediatori apar diverse manifestări clinice:

de tip rinită alergică dacă agentul alergen penetrează mucoasa nazală, iar mediatorii sunt eliberaţi la nivelul acesteia;

astm bronşic dacă antigenele pătrund în mucoasa bronşică iar mediatorii sunt eliberaţi în această mucoasă;

dermatită atopică dacă antigenele pătrund prin ţesutul cutanat iar mediatorii sunt eliberaţi la locul de pătrundere.

Din punctul de vedere al elementelor participante la HS I:1. Alergenul este un element normal şi cu largă răspândire;2. Macrofagele şi bazofilele sunt elemente normale;3. Anticorpii de tip IgE sunt patologici, atât prin cantitatea mare în care sunt produşi cât şi

pentru motivul că fac parte dintr-o clasă neadecvată.

IgEStructura IgE: IgE sunt tetrameri H2L2. Lanţul uşor L are două domenii iar lanţul greu H are 5

domenii (1 variabil şi 4 constante).

Figura 1

Concentraţia IgE este în mod fiziologic mică, de ordinul nanogramelor la ml (1 UIş 2,5 ng/mL), dar variază foarte mult în funcţie de vârstă:

la naştere: 0…2 UI; la 12…13 ani: 200 UI (concentraţie maximă); la adult: 30…50 UI.

Durata de viaţă a IgE este foarte redusă (2…3 zile).

Particularităţi funcţionale ale IgE:1. IgE nu traversează placenta;2. IgE nu activează complementul;3. IgE sunt anticorpi citofili, fixarea la membrana celulară făcându-se prin receptorii specifici FcR.

3

Imunologie curs 10

FcR cad în două categorii:A. FcR1:

sunt receptori de înaltă afinitate pentru IgE; sunt distribuiţi restrâns în organism, fiind exprimaţi doar pe membranele macrofagelor şi

bazofilelor; sunt formaţi din trei tipuri de lanţuri:

Lanţul alfa este orientat cu ambele capete intracelular; este receptorul propriu-zis pentru IgE, angajând legături cu domeniile CH1 şi CH2 ale IgE;

Lanţul beta are de asemenea ambele capete orientate intracelular; are numai rol structural;

Lanţurile gama, în număr de două sunt transmembranare, orientate cu capătul carboxiterminal intracelular iar cu cel aminoterminal, extracelular; în cazul în care IgE ataşate de membrană recunosc un antigen, lanţurile gama transmit semnale activatoare. În momentul legării antigenului Fab al IgE suferă transformări conformaţionale care se repercutează şi la nivelul lanţurilor alfa. Mai departe semnalele activatoare sunt transmise prin unele sisteme tip mesager secund ale macrofagelor / bazofilelor a căror activare o determină.

B. FcR2 (CD23) sunt receptori de joasă afinitate pentru IgE; sunt foarte larg răspândiţi pe membranele celulelor sanguine: monocite, macrofage,

eozinofile, trombocite şi pe suprafaţa unor limfocite B (limfocitele B sunt CD23Ş); sunt formaţi dintr-un singur lanţ polipeptidic foarte lung, orientat contrar lanţului alfa al

FcR1, cu capătul carboxiterminal extracelular şi capătul aminoterminal, intracelular; în structura lanţului FcR2 intră trei segmente diferite (de la capătul extracelular la cel

aminoterminal): segmentul lectinic este receptorul propriu-zis pentru IgE; legătura cu IgE se realizează

prin intermediul unor carbohidraţi bogat reprezentaţi la nivelul CH3 şi CH4 în IgE; segmentul de clivaj poate fi clivat în prezenţa anumitor enzime proteolitice eliberate

după activarea celulei; segmentul transmembranar.

FcR2 (CD23) poate exista în două forme: Forma ataşată de membrană funcţionează ca receptor IgE; Forma liberă (solubilizată) rezultă în urma clivării FcR2 în zona de clivaj, sub acţiunea unor

enzime proteolitice eliberate după activarea celulei; este pusă în libertate porţiunea lectinică a FcR2 (situată spre capătul carboxiterminal) care se notează CD23s (solubilizat); CD23s pierde capacitatea de fixare a IgE şi capătă funcţii de interleukină. Alături de IL-4, CD23s stimulează producţia de IgE, ambele activând mecanismul de comutare izotipică spre IgE.

Reglarea izotipică a sintezei IgE: la sinteza IgE participă trei categorii de celule:1. APC: macrofage;2. Limfocite cu rol imunoreglator: limfocite Th2 (cooperează în egală măsură şi simultan cu

limfocitele B (obişnuite) care prezintă pe suprafaţa lor un BCR tip IgM şi cu limfocitele B care exprimă pe suprafaţa lor CD23) limfocitele B; limfocitele Ts antigen specifice; limfocitele Th1 (în număr redus).

3. Limfocitele B sunt celule efectorii.

Între aceste celule are loc o cooperare ce parcurge mai multe etape:

4

Imunologie curs 10

Antigenele sunt preluate de macrofage, care le prelucrează şi le exprimă pe suprafaţa lor membranară în complex cu MHC I/II, prezentându-le către toate cele 4 tipuri de limfocite imunoreglatorii. Limfocitele Th2 sunt primele activate şi încep să coopereze imediat cu limfocitele B (cooperare noncognitivă prin IL-4) şi limfocitele B (tot prin IL-4).

Primul stimulat este limfocitul B ce îşi eliberează receptorul de suprafaţă CD23 ce devine CD23s (solubilizat). CD23s împreună cu IL-4 activează limfocitul B, stimulând la nivelul acestuia producţia de IgE ca urmare a activării mecanismului de comutare izotipică.

Funcţia stimulatoare a CD23s depinde foarte mult de starea sa biochimică; glicozilarea se realizează extemporaneu chiar în cursul cooperării celulare şi este sub controlul a doi factori:

GEF (factorul de activare a glicozilării), produs doar de subsetul limfocitelor Th; GIF (factorul de inhibare a glicozilării), produs de limfocitele Ts.

Acţiunea GEF predomină asupra acţiunii GIF şi în consecinţă se formează CD23s glicozilat care se ataşează de suprafaţa limfocitelor B la receptorul CR2 (CD21, al 2-lea receptor pentru complement). Semnalele declanşate activează mecanismul de comutare izotipică, care inhibă producţia de IgM şi favorizează producţia de IgE. La controlul sintezei IgE mai participă şi limfocitele Th1.

La formarea limfocitelor Th2 se diferenţiază şi un număr mic de limfocite Th1; acestea (Th1) controlează producţia de IgE prin intermediul interferonului gama care se opune mecanismului de comutare izotipică. În mod fiziologic, producţia de IgE este foarte bine controlată şi foarte redusă, existând factori favorizanţi (GEF şi IL-4) şi factori de inhibiţie (IFN- şi GIF) ai producţiei IgE. Echilibrul realizat prin intermediul acestor factori este foarte fin.

Mecanismele hiperproducţiei de IgE la pacienţii cu boli alergice1. Creşterea (dublarea) numărului de limfocite B duce la creşterea sintezei IgE deoarece

limfocitele B sunt sursă de CD23;2. Există o triplare a numărului limfocitelor Th2 care stimulează prin IL-4 producţia de IgE, iar

prin GEF favorizează glicozilarea CD23s, fenomene care duc la creşterea producţiei IgE.3. Scăderea numărului şi funcţiei limfocitelor Ts la bolnavii cu boli alergice: prin carenţa de GIF

are loc o glicozilare excesivă a CD23s.4. Scăderea numărului şi activităţii limfocitelor Th1 este însoţită şi de deficienţe în apărarea

celulară (carenţă de IFN-)5. Expresia pe membrana APC a unor molecule MHC II suprastimulante pentru limfocitele Th2

sau a unor molecule MHC I substimulante pentru limfocitele Ts.În cazul limfocitelor Th2, următoarele varietăţi MHC II sunt suprastimulante:

HLA-DR2; HLA-DR3; HLA-DR5.

În cazul limfocitelor Ts, următoarele varietăţi MHC I realizează o slabă prezentare a antigenului: HLA-DR8.

În cazul în care pacientul exprimă una din aceste varietăţi MHC, se crează un dezechilibru funcţional între limfocitele Th2 şi Ts, manifestat prin hiperproducţie de IgE. IgE se depozitează pe suprafaţa macrofagelor şi a bazofilelor. Ca urmare a recunoaşterii antigenice IgE depozitate pe suprafeţele acestor celule duc la activarea lor cu eliberare de mediatori.

Mecanismele activării macrofagelor/ bazofilelorMacrofagele şi bazofilele sunt celulele efectorii ale hipersensibilităţii de tip I. Activarea lor survine

numai după ce a avut loc recunoaşterea antigenică pe suprafaţa lor. Receptorii FcR1 de pe suprafaţa acestor celule fixează multe macromolecule IgE şi atunci când are loc recunoaşterea alergenelor de către IgE, activează celulele.

Stimulii activatori se transmit prin lanţul gama (n.ed. please verify gamma chain ‘cause I’m not sure) spre trei sisteme tip mesager secund: sistemul adenilat-ciclază (AC), proteinlipază C (PLC) şi proteinlipază A2 (PLA2).

5

Imunologie curs 10

Prin adenilat ciclază cresc concentraţia AMPc (adenozin-monofosfat ciclic) şi activitatea PKA (proteinkinaza A).

Prin sistemul PLC fosfatidilinozitolul membranar este desfăcut în IP3 (inozitoltrifosfat) şi DAG (diacilglicerol). IP3 provoacă o creştere a concentraţiei calciului (hipercalciţie) iar DAG induce o creştere a activităţii PKC (proteinkinaza C).

Enzimele PKA, PKC şi hipercalciţia conduc la activarea sistemului de microtubuli şi microfilamente din citoplasma celulelor efectorii ale HS I, fenomen care are drept rezultat expulzia granulaţiilor. Prin degranulare se pun în libertate mediatori preformaţi.

Prin sistemul PLA2 se generează PAF (n. ed. Platelet Activation Factor; factorul de activare plachetar) care rămâne ca atare şi acid arahidonic care poate urma două căi metabolice:

pe calea COX (ciclooxigenază) este desfăcut în Pg (prostaglandine) şi TxA2 (tromboxan A2); pe calea LOX (lipooxigenază) serveşte la sinteza de LT (leucotriene).

Mediatorii

Mediatorii preformaţi:1. Hy (histamina) are efecte:

vasomotorii: vasodilataţie şi creşterea permeabilităţii capilare→ edem; bronhomotorii: bronhoconstricţie, edem al mucoasei bronşice, hipersecreţie de mucus; spasmogene intestinale: contracţia musculaturii netede intestinale şi edem al mucoasei

intestinale; hemodinamice generale: Hy se eliberează direct în circulaţie şi poate provoca şocuri

anafilactice (colaps) prin faptul că provoacă o hipotensiune prin vasoplegie generalizată; deasemenea deprimă activitatea de pompă a cordului, implicând instalarea aritmiilor cu ritm rapid (> 160…180/min).

2. Mediatorii chemotactici sunt: ECFA (factor chemotactic pentru eozinofile al anafilaxiei); NCFA (factor chemotactic pentru neutrofile al anafilaxiei) este echivalentul IL-8; Unele enzime (proteaze: chimaze, triptaze).

Mediatorii neoformaţi:1. PAF (factorul activator plachetar) are efecte:

bronhomotorii: bronhoconstricţie; spasmogene intestinale; vasomotorii: vasodilataţie şi creşterea permeabilităţii membranei capilare. deprimante cardiace: bradicardie accentuată (35…40/min) şi scăderea debitului

coronarian (coronaroconstricţie); stimulează agregarea plachetelor; activează leucocitele.

2. Derivaţi ciclooxigenaţi ai acidului arahidonic (AAH): PgD2 – efect vasomotor şi bronhomotor; PgF2α – efecte bronhomotorii; TxA2 – efect bronhomotor şi de stimulare a agregării plachetare.

3. Derivaţi lipooxigenaţi ai acidului arahidonic: SRSA este un amestec de trei leucotriene (C4, D4 şi E4) cu următoarele efecte:

bronhomotor; vasomotor; inotrop negativ.

LT B4 este un chemoatractant foarte activ pentru PMN; are şi efect bronhomotor.

Imunopatologia astmului bronşicSindromul clinic se caracterizează prin apariţia unor crize de dispnee paroxistică, cu caracter

expirator, care au loc la contactul dintre alergen şi mucoasa bronşică.

6

Imunologie curs 10

Crizele se datorează bronhoconstricţiei, edemului mucoasei bronşice şi hipersecreţiei de mucus şi prezintă unele particularităţi în funcţie de stadiul evolutiv al bolii.

În stadiul iniţial, crizele sunt scurte, fără mare intensitate; între crize bolnavul este aparent normal;

În stadiul intermediar, crizele sunt mai frecvente şi mai intense; între crize apar semne de hiperreactivitate bronşică;

În stadiul terminal al astmului bronşic, crizele sunt frecvente şi prelungite iar între ele apar semne paraclinice şi clinice de disfuncţie ventilatorie obstructivă (DVO).

Crizele de astm sunt determinate de eliberarea în submucoasa bronşică a mediatorilor bronhospastici şi chemoatractanţi, după ce alergenele au fost recunoscute.

Mediatorii bronhospastici alterează tonusul vasomotor. La nivelul miocitelor bronşice toţi aceşti mediatori activează sistemul cGMP, declanşând bronhoconstricţia. Bronhospasmul este multiplu, determinat de două categorii de mediatori (primari şi secundari) iar la examenul spirografic se evidenţiază prin scăderea VEMS (volum expirator maxim pe secundă).

În timpul crizei apar două tipuri de bronhospasm:1. Apare la cel mult 2 ore după debutul crizei, la circa 4 ore tonusul revine la normal. Acest

bronhospasm este iniţiat de histamină; efectul este limitat în timp datorită acţiunii enzimelor histaminază şi N-metiltransferază, care distrug histamina.

2. Apare la maxim 10 ore, tonusul revine la normal după circa 16 ore de la debut. Acest al 2-lea bronhospasm este determinat de mediatorii neoformaţi şi de aceea se instalează mai lent şi este mai persistent.

Figura 2

7