Imunologie Curs II 10.10.2013Imunitatea innascutaImunitatea organismului se deruleaza in permanenta prin doua mecanisme, care sunt in mare parte suprapuse temporal, schimba informatie unul cu celalalt in permanenta, se intrica prin reactii biochimice comune si au modalitati de reglare comune. Aceste doua mecanisme sunt imunitatea innascuta si imunitatea adaptativa.Imunitatea innascuta cuprinde toate modalitatile de aparare rapida in fata unui non-self. Pentru ca este o aparare rapida, este si nespecifica. Mecanismele sunt identice indiferent de tipul non-selfului. Imunitatea innascuta cuprinde: Barierele naturale ale organismului acestea sunt impartite in: Bariere fizice Bariere biochimice Reactia inflamatorieBarierele fizice Celulele epiteliale, atat prin corpul lor cat si prin jonctiunile dintre ele, constituie un filtru ce protejeaza impotriva patrunderii in organism a multor patogeni din mediul extern Curatarea epiteliilor si mucoaselor prin mucus, urina, voma si turn-overul celulelor epiteliale Temperatura mai scazuta a epiteliilor, care prin ea insasi genereaza o multiplicare scazuta sau chiar blocata a patogenilor externiBarierele biochimiceAcestea sunt mucusul, sudoarea, saliva, lacrimile, sebumul si cerumenul. Toti acesti compusi biochimici sunt niste fixatori puternici de patogeni. Acesti compusi secretati contin niste molecule cu actiune distructiva sau inhibitorie a moleculelor non-self. Acestea pot fi de mai multe tipuri: Peptide cu greutate moleculara mica (15-90 aminoacizi) acestea intra in membranaele celulare ale patogenilor si perturba structura si implicit functia acestora Lectine Sunt proteine ce se leaga de carbohidrati. Sunt PRR (pattern-recognition receptors) solubili cu rol de opsonine. Sunt prezente la nivelul tubului digestiv, avand actiune maxima impotriva germenilor Gram (+) din intestin, pe care ii opsonizeaza. Colectine Sunt lectine ce contin colagen in structura. Se fixeaza pe resturi zaharidice din structura membranelor bacteriene, opsonizand astfel bacteriile respective. Sunt produse in special de celule epiteliale din tractul respirator. Se impart in: Proteine surfactant (SP surfactant protein) SP-A, SP-D MBL (mannose-binding lectin) lectina ce se fixeaza de resturi de manoza Proteine rezistin-like Sunt proteine localizate in secretiile tubului digestiv, cu precadere la nivel intestinal, ce au un rol foarte important in apararea contra helmintilor. Cresc expresia de IL-1, IL-16 si IL-12 printr-un mecanism mediat de NF-kB. Proteine permeabilizante sau bactericide - sunt localizate in secretiile intestinale dar mai sunt secretate si de neutrofile si actioneaza in special asupra lipopolizaharidelor din membrana germenilor Gram (-)Peptidele cu greutate micaCathelicidine Sunt constituite din -helixuri liniare si sunt prezente la multe specii. Aceste cathelicidine pot penetra membrana celulara a patogenului, creand astfel leziuni ale membranei si inducand dezechilibre hidroelectrolitice ce duc la moartea celulei respective. Cathelicidinele sunt produse de toate celulele epiteliale, precum si de neutrofilele si mastocitele din tesuturi.Defensine Acestea adopta o structura spatiala deoarece apar trei legaturi trisulfidice. Astfel, in functie de asezarea lanturilor, exista si defensine. La om se cunosc 6 tipuri de -defensine, cu actiune identica cu cathelicidinele. Pentru a actiona insa, este nevoie de activarea lor, efectuata prin proteoliza limitata. Sunt produse de toate celulele epiteliale precum si de monocite, macrofage si neutrofile.Se cunosc 10 tipuri de -defensine , secretate in forma activa. Sunt produse de celulele epiteliale de la nivelului tractului respirator, tubului digestiv, tractului urogenital si de la nivel cutanat. Sunt eficiente impotriva virusului HIV.Rolul bacteriilor saprofite la nivelul barierelorUn rol foarte important in mentinerea echilibrului imun la nivelul barierelor il au bacteriile saprofite: Flora saprofita a colonului secreta niste compusi toxici (fenoli, indoli, amoniac) care inhiba multiplicarea patogenilor Lactobacilul este prezent mai ales in tractul genito-urinar, unde secreta apa oxigenata, dezinfectant foarte eficace. Acesta mai secreta si acid lactic si niste substante numite bacteriocine, ce inhiba alta flora (rol bacteriostatic).Antibioticele pot curata tubul digestiv de flora normala, permitand astfel dezvoltarea florelor oprtuniste, flora ce nu mai poate asigura fermentatia. Astfel, apar tulburari de digestie si inflamatii locale. Dupa un episod de bioterapie, flora intestinala se reface in 5-6 luni.

Mecanisme de recunoastere a non-selfului in cadrul imunitatii innascuteNon-selful externAcesta se recunoaste dupa PAMP (pathogen-associated molecular pattern). Acestea sunt niste fragmente structurale inalt conservate pe scara filogenetica, prezente la toti patogenii si esentiale in supravietuirea acestora. Aceste secvente PAMP sunt prezente la toti patogenii indiferent de gradul de complexitate si absente la mamifere si om. Exemple de PAMP sunt: Acizi nucleici din structuri virale si bacteriene, adica fragmente de ADN bacterian sau de ARN mono- si dublucatenar Lipopolizaharide (endotoxine bacteriene) Zaharide, mai ales manoza din structura glicolipidelor si glicoproteinelor microbiene Glicani din peretii fungilor Diferite toxine parazitareNon-selful internAcesta este recunoscut dupa DAMP (damage-associated molecular pattern), care sunt fragmente structurale self care in urma unor injurii sau transformari pe care le sufera celulele devin non-self. Exemple de DAMP sunt: HSP (heat shock proteins sau proteine de soc caloric) Sunt proteine a caror expresie este crescuta atunci cand celula respectiva este supusa unui soc termic (caloric). Sunt numite si shaperonine, deoarece sunt implicate in procesele de impachetare sau foldare a proteinelor. Fragmente de acizi nucleici umani Molecule de interferon, mai ales interferon , care este eliberat din leucocite in infectii virale (interferonul este un semnal de avarie) CD40L (numit si CD154) aceasta proteina este expusa pe membrana trombocitelor si limfocitelor T activate si reprezinta un receptor pentru CD40 de pe membrana CPA (permite interactiunea LB-LTh2) Produsi de degradare ai acidului hialuronicReceptori implicati in imunitatea innascutaIn cadrul imunitatii innascute, structurile non-self sunt recunoscute de catre fagocite prin receptori de membrana de tip PRR (pattern recognition receptors receptorii de recunoastere a patternurilor, adica a DAMP si PAMP). Exista trei categorii de receptori PRR: Receptori secretati sau solubili Receptori de endocitare Receptori de semnalizareReceptorii secretati sau solubiliAcestia au rol de opsonine, adica executa trei actiuni fixeaza microbii (inactiveaza situsurile active ale acestora), activeaza cascada complementului si indeparteaza germenii, favorizand fagocitarea (marcheaza antigenul pentru fagocitare sau distrugere mediata celular si faciliteaza transportul antigenelor solubile catre organele limfoide secundare). Sunt structuri in general proteice, ce circula in sange, limfa si lichide interstitiale si cauta structuri non-self. Exemple de receptori secretati sunt: Lectine si colectine (ex.: MBL) activeaza complementul pe cale lectinica Opsoninele sistemului complement (C3b si C4b), care au foarte mare afinitate si se leaga foarte repede de patogeni Proteina C reactiva Apartine familiei pentraxinelor din punct de vedere structural (cinci monomeri dispusi sub forma de inel), familie din care face parte si amiloidul seric. Este o proteina eliberata in faza acuta a inflamatiei, care se leaga de resturi de fosfocolina de pe membranele celulelor moarte sau muribunde si ale unor bacterii.Receptorii de endocitareAcestia sunt prezenti pe membranele tuturor fagocitelor si fixeaza atat PAMP cat si DAMP, sub doua forme non-self opsonizat sau neopsonizat (mai eficace este fixarea non-selfului opsonizat). Exemple de receptori de endocitare sunt: Receptorii pentru complement recunosc opsoninele C3b si C4b (le recunosc doar dupa fixarea acestora pe o structura non-self) Receptori pentru manoza (MR mannose receptors) Receptorii scavenger (gunoieri) Acesti receptori sunt prezenti doar pe membrana macrofagelor si au rol in fagocitoza PAMP si DAMP provenite mai ales din injuria vasculara: DAMP Daca un individ un nivel mare de LDL incarcate cu colesterol, acestea vor reusi sa penetreze endoteliul si sa se fixeze in zonele endoteliale sau subendoteliale. Organismul trimite macrofage in peretele vaselor si macrofagele fagociteaza LDL in exces. Macrofagul se umple cu colesterol si devine astfel o celula spumoasa. PAMP In acest caz, sunt reprezentate lipopolizaharide bacteriene (endotoxine). Endotoxinele germenilor Gram (-) au capacitatea de a agresa direct endoteliul (sunt singurele toxine ce produc rani prin simpla legare de endoteliu).Receptorii de semnalizare Acesti receptori sunt exprimati atat pe membranele celulare cat si pe membranele organitelor intracelulare, sau chiar pot fi receptori liberi in citosol. Exista mai multe astfel de tipuri de receptori (descrisi in carte).Exemplu de receptori citosolici receptorii NLR Se numesc NOD-like receptors (NOD = nucleotide-binding oligomerization domain). Sunt receptori citosolici care leaga PAMP patrunse prin fagocitoza sau pori si DAMP produse de stres. Printr-o cascada enzimatica de semnalizare, se activeaza factorul de transcriptie NF-kB, care duce la cresterea sintezei de IL-1 si IL-18.Exemplu de receptori membranari TLR (Toll-like receptors) Sunt receptori transmembranari, ce strabat atat membrana celulara cat si cele ale organitelor intracelulare vacuolare. Prezinta trei segmente extracelular, transmembranar si intracelular. Receptorii Toll sunt prezenti pe membranele tuturor fagocitelor, fie ele profesionale sau nu (macrofage, mastocite, celule dendritice, celule epiteliale si endoteliale etc.) si pe ale limfocitelor. Exista 13 tipuri de TLR, dintre care doar primele 10 se gasesc la om.Segmentul extracelular are multe domenii bogate in leucina (LRR = leucine rich repeats), despre care se presupune ca au rol in amplificarea semnalului transmis prin acest segment si care se repeta des, iar la extremitatea libera se gaseste situsul pe care se leaga non-selful neopsonizat (PAMP ce contin si ele LRR).Segmentul transmembranar transmite informatiile si apropie receptorii intre ei. Pe membrane, receptorii Toll sunt cuplati cate doi, dar acestea sunt complexe de joasa afinitate. In momentul in care cel putin o molecula non-self se fixeaza pe un situs, receptorii isi cresc foarte mult afinitatea unul fata de celalalt si se asaza in proximitate, astfel incat domeniile intracelulare se alipesc si creeaza o structura numita platforma de semnalizare. Segmentul intracelular poarta numele de TIR (toll interleukin-1-like receptor), datorita asemanarii structurale cu receptorul pentru IL-1. Pe aceste domenii TIR vin primii markeri din celula, proteine adaptor (PA) cu rol de dispatcher (rolul de a atrage diferite enzime). Exemple de proteine adaptor sunt Myd 88, MAL, TRAM, TRIF. Exemplu de cale de semnalizare calea de semnalizare prin Myd 88: Myd88, cuplat cu alta PA numita MAL, fixeaza o kinaza numita IRAK (IL-1 receptor associated kinase) IRAK se autofosforileaza si declanseaza o cascada, care activeaza in final o kinaza numita IKK (IkB kinase complex) Aceasta fosforileaza inhibitorul IkB, care este legat de factorul de transcriptie NF-kB (NF = nuclear factor) IkB fosforilat permite atacul proteolitic asupra acestuia si desprinderea moleculei de NF-kB NF-kB intra in genom si se fixeaza pe elemente promotor ale unor gene ce controleaza sinteza de citokine proinflamatorii

4