Imunologie Text1

8/14/2019 Imunologie Text1

1/468

Cuvnt nainte

Imunologia este unul dintre domeniile cele mai dinamice ale tiinelor biologice. Funciaimunitar este esenial pentru organismul uman i animal i de aceea, disfunciile imunitaresevere sunt incompatibile cu supravieuirea. Pe de alt parte, activarea neadecvat a funcieiimunitare are drept consecin iniierea sau progresia strilor patologice de hipersensibilitate i amaladiilor autoimune, ceea ce a amplificat interesul pentru studiul Imunologiei.

Aceast lucrare este intitulat Imunologie i Imunochimie, pentru c accentueaz n mod

deosebit, studiul reactanilor fundamentali ai imunitii: antigene i anticorpi. Lucrarea prezintntr-o form didactic, foarte accesibil, mecanismele moleculare ale reactivitii imunitare ndiferitele sale ipostaze: rspunsul imun fa de antigene moleculare, antigene de naturinfecioas, autoantigene, antigene tumorale sau antigene de transplantare.

Coninutul acestei lucrri este rezultatul cutrilor de-a lungul mai multor ani i a ncercrii de aprezenta ntr-o form concis, coerent i unitar, problematica major a Imunologiei, ncontextul dovezilor tot mai numeroase i mai convingtoare, c funcia imunitar are nu numairolul clasic de aprare antiinfecioas, ci este ntr-o continu expansiune a implicrii sale, att nmeninerea homeostaziei chimice a organismului, ct i n numeroase stri patologice.

Imunologie i Imunochimie este titlul unei lucrri care i-a propus ca deziderat, s consolidezeun mod de gndire i de nelegere a funciei de aprare ca o funcie biologic esenial, a creiactivare are nu numai efecte benefice, dar uneori genereaz manifestri patologice, aa cum suntreaciile de hipersensibilitate i conflictele imunitare care stau la baza progresiei maladiilorautoimune.

n construcia lucrrii Imunologie i Imunochimie am pornit de la volumul Imunobiologiei dela captivantele cursuri inute, la nceputurile Imunologiei n Facultatea de Biologie a UniversitiiBucureti, de Domnul Academician Profesor Doctor Docent G. ZARNEA, cruia i aduc un

respectuos omagiu pentru generozitatea efortului constructiv al Domniei Sale, investit ndezvoltarea disciplinelor microbiologice.

Lucrarea Imunologie i Imunochimie este materializarea eforturilor de actualizare i conectarect mai trainic a domeniului, la realitile tiinifice ale momentului.

Lucrarea se adreseaz tuturor studenilor i absolvenilor mai noi, dar mai ales celor vechi, aifacultilor de Biologie, Medicin uman i Medicin veterinar, precum i specialitilor alecror preocupri profesionale, practice sau teoretice, interfer cu domeniul Imunologiei.

in s mulumesc anticipat tuturor acelora care vor studia lucrarea Imunologie i Imunochimie ivor face observaii critice ntemeiate, de care voi ine seama ntr-o viitoare ediie a acestei cri.


2/468

Autorul

INTRODUCERE

Imunologia studiaz, n primul rnd, funcia de aprare a organismului uman i animal, care faceparte din categoria funciilor de relaie i este esenial pentru supravieuire. Sistemul imunitareste esenial pentru supravieuirea organismelor multicelulare, datorit agresiunii permanente aagenilor infecioi (microorganisme i virusuri). Omul adult poart pe suprafaa mucoaselor i ategumentului, un numr uria de celule bacteriene (circa 1014), mai multe dect propriile celule,unele avnd potenialul de a iniia procese infecioase.

Disfuncia sever congenital sau dobndit a funciei imunitare este incompatibil cu viaa.

Termenul de imunitate are o provenien social: n Roma antic, persoanele scutite de impozite

ctre stat, erau considerate imune. Sensul termenului s-a extins, ulterior desemnnd persoanelescutite de a suferi efectele infeciei cu ageni patogeni.

Imunologia s-a nscut i s-a dezvoltat ca un domeniu al Microbiologiei, bazndu-se pecunotiinele i conceptele Patologiei i Biochimiei.

n sensul clasic, restrns al noiunii, Imunologia studiaz reactivitatea organismului animal iuman, consecutiv contactului cu agenii patogeni, mecanismele elaborrii rspunsului imun,

precum i particularitile esuturilor, celulelor i moleculelor care condiioneaz starea deimunitate. In sens clasic, noiunea de imunitate definete starea de nereceptivitate sau de

rezisten a organismului fa de un agent patogen infecios, n situaia n care sunt ndeplinitecondiiile pentru apariia unei maladii infecioase. Din acest motiv, Imunologia s-a dezvoltat caun domeniu al Microbiologiei.

n concepia clasic, s-a considerat c activarea funciei imunitare are un efect exclusiv benefic,protector pentru organism.

n concepia modern, funcia imunitar se definete ca o proprietate biologic esenial aorganismului uman i animal, care const n capacitatea de a diferenia rapid i specific,substanele proprii de cele strine.


3/468

Sistemul imunitar este tolerant fa de substanele proprii, deoarece a nvats le recunoascn timpul vieii embrionare, dar este dotat cu proprietatea de a recunoate i de a diferenia

prompt substanele strine, fa de care se activeaz i le ndeprteaz din organism.

Tolerana imunitar este rezultatul unui proces de selecie a clonelor de limfocite, selecie ce areloc n perioada dezvoltrii embrionare a limfocitelor, ele fiind celulele efectoare ale rspunsului

imun. Selecia const n eliminarea clonelor de limfocite potenial autoreactive (potenialreactive fa de moleculele proprii)

Componentele chimice proprii organismului, pe care sistemul imunitar le tolereaz, sunt inclusen noiunea de self (self, englez = propriu), iar cele strine, care se abat de la structura chimic

programat genetic a organismului, poart denumirea de substane nonself sau antigene. Astfel,funcia imunitar este o funcie biologic esenial, prin intermediul creia organismeledifereniaz prompt i cu mare sensibilitate, componentele self de substanele nonself.

Funcia imunitar are un rol determinant pentru pstrarea homeostaziei mediului intern i a

individualitii chimice a fiecrui organism, prin faptul c sistemul imunitar recunoate itolereaz moleculele proprii, dar se activeaz la contactul cu substanele strine care se abat de la

programul biochimic tolerat.

Dup ce nva s tolereze self-ul, chiar din perioada dezvoltrii embrionare, funcia imunitarrealizeaz un permanent control de calitate a moleculelor self.

Aa cum aparatul genetic asigur stabilitatea i integritatea unei specii ca sistem biologic,

sistemul imunitar asigur pstrarea homeostaziei biochimice a organismului.Funcia imunitar este mediat de molecule cu rol de receptori de pe suprafaa limfocitelor i demolecule solubile n umorile organismelor.

Obiectul de studiu al Imunologiei s-a diversificat odat cu progresul general al tiinelorbiologice i n special, odat cu aprofundarea cunoaterii funciei de aprare. ncepnd din anii60, interesul tiinific pentru Imunologie a crescut considerabil din dou motive:

1) n primul rnd s-a demonstrat c funcia imunitar este esenial pentru organism, insuficienasa mrind riscul infeciilor cu microorganisme patogene sau potenial patogene, iar disfuncia

imunitar sever este incompatibil cu viaa.

2) S-a demonstrat c activarea funciei imunitare nu este totdeauna benefic pentru organism, ciuneori, stimularea ei determin leziuni tisulare severe, chiar ireversibile, asociate cu strile dehipersensibilitate sau iniiaz evoluia unor stri patologice grave, ca de exemplu, maladiileautoimune. Exemplul clasic este oferit de infecia cu Mycobacterium tuberculosis sau cu M.leprae. Leziunile tisulare, materializate n existena granuloamelor, se datoreaz chiar rspunsuluiimun, care este aa de amplu nct produce manifestrile patologice.

Strile de hipersensibilitate definesc o stare de reactivitate imunitar crescut i se caracterizeaz

prin aceea c, la primul contact cu o substan nonself, nu se produce un rspuns imun detectabil,ci organismul dobndete o stare special de sensibilizare imunitar fa de un antigen. Lacontactul secundar ulterior, chiar cu cantiti foarte mici ale antigenului sensibilizant, organismul


4/468

rspunde cu manifestri patologice de intensiti variabile, al cror rezultat final poate fi fatal.Aa se ntmpl n strile de hipersensibilitate (alergii) la polen, la diferite medicamente (deexemplu, penicilina), la veninul insectelor sau la diferite substane alimentare. Modificrile

patologice consecutive alergiilor pot fi locale sau generalizate.

Un domeniu vast, n continu expansiune, dar relativ recent al Imunologiei l constituie maladiile

autoimune. In esen, maladiile autoimune semnific ntreruperea strii de toleran perfect pecare sistemul imunitar o manifest fa de componentele self. Datorit unor stri fiziologicelegate de procese de mbtrnire, unor procese infecioase, datorit unor procese patologicedegenerative sau ca urmare a utilizrii substanelor medicamentoase, n organism se producmodificri chimice tisulare care sunt detectate de celulele sistemului imunitar. Consecina estedeclanarea unui rspuns imun fa de componentele self modificate chimic. Astfel se iniiaz unconflict autoimun, n cursul cruia sistemul imunitar genereaz efectorii si celule activate imolecule care recunosc specific moleculele self modificate.

Respingerea grefelor de esuturi i organe este consecina activrii funciei imunitare. Antigeneleesutului grefat, solubile sau fixate pe suprafaa celulelor din gref, activeaz limfocitele(celulele efectoare ale rspunsului imun). Autogrefele sunt totdeauna tolerate. n condiiile uneireactiviti imunitare normale, alogrefele i xenogrefele sfresc prin a fi respinse. Cu ctdiferenele genetice i implicit biochimice ntre organismul donor i cel receptor de gref suntmai accentuate, cu att grefa este respins mai repede.

Etapele dezvoltrii Imunologiei ca tiin

Imunologia este o tiin relativ tnr, care a aprut iniial ca un domeniu a Microbiologiei, carela nceputurile sale a studiat mecanismele reaciilor de aprare a organismului uman i animalfa de agresiunea infecioas. Imunologia a fost fundamentat de descoperirile lui Pasteur iMetchnikoff i pstreaz nc legturi de esen cu disciplina mam - Microbiologia, dei astziea este una dintre ramurile cele mai importante i mai dinamice ale tiinelor biologice.

Apariia Imunologiei ca tiin a fost precedat cu milenii, de observaii empirice referitoare lafaptul c vindecarea unor maladii infecioase era urmat de o stare de rezisten permanent lareinfecie sau cel mult de forme uoare de mbolnvire. Cu 2-3 secole .C., n China i India s-a

observat c unele maladii foarte grave (variola, pesta, ciuma), las n urm o stare de rezistenpermanent la reinfecie sau cel mult, persoanele fceau forme foarte uoare de mbolnvire.


5/468

n infecia variolic, apar leziuni caracteristice mai ales pe tegumentul feei. Mai nti aparvezicule mici, pline cu lichid clar, al cror coninut se tulbur datorit infiltratului celular i faccrust, iar dup vindecare, las o cicatrice ce se pstreaz toat viaa (vrsat de vnt). S-a trecutla infectarea artificial a persoanelor sntoase n scopul declanrii unei mbolnviri uoare,care s instaleze starea de imunitate. Practica variolizrii prin prizarea pe nas a mojaratului de

cruste uscate, recoltate de la cei trecui prin boal, era nsoit de infecii grave, datorit cantitiimari de virus inhalat.

n 1418, procedeul variolizrii a fost introdus n Anglia de Mary Wortley Montagu i s-apracticat o perioad, cu toate riscurile mbolnvirii cu severitate necontrolat.

Vaccinarea antivariolic a fost introdus de E. Jenner (1796). Ca vaccin, el a utilizat un virus dela bovine (cowpox). Metoda s-a bazat pe observaia empiric a rezistenei n cursul marilorepidemii de variol, a mulgtorilor care fuseser infectai cu virusul cowpox. Acesta, produce oinfecie pustular i fiind nrudit antigenic cu virusul variolei, confer protecie antivariolic.Vaccinarea persoanelor sntoase s-a fcut cu lichidul recoltat din pustulele de pe ugerul vacilor.

Perioada tiinific a Imunologiei a fost inaugurat de L. Pasteur, prin descoperirea unorvaccinuri cu o larg aplicaie practic. Denumirea de vaccin a fost dat de Pasteur, n amintirea

produsului recoltat de Jenner din leziunile de pe ugerul vacii. Denumirea s-a pstrat pentru toateprodusele folosite n practic, pentru a crea o stare de rezisten preventiv fa de eventualulcontact cu agentul patogen.

Pasteur a fundamentat tiinific practica producerii i utilizrii vaccinurilor. El a demonstrat cproprietile biologice (patogenitatea i virulena) bacteriilor i virusurilor patogene nu sunt fixe.In anumite condiii, aceste proprieti se pot diminua prin anumite artificii de tehnic, aa nctun agent virulent care de regul determin o infecie mortal, poate fi transformat ntr-un agentcare produce o infecie uoar, fr semne clinice, dar creeaz o rezisten foarte solid.Vaccinurile atenuate ndeplinesc aceste deziderate. Pasteur a atenuat virulena agenilor patogeni

prin dou metode: prin nvechirea culturilor i prin cultivarea la temperaturi ridicate. Pasteur adescoperit trei vaccinuri: al holerei ginilor, al antraxului la ovine i al rabiei.

Agentul patogen al holerei ginilor Yersinia pestis este o bacterie foarte virulent. Un inocul decteva celule este suficient pentru a produce mbolnvirea i moartea organismelor sensibile.Cultura virulent de Yersinia, prin meninere la temperatura camerei (nvechire) se atenueaz i

dup inoculare la ginile normale, nu mai produce mbolnvirea. Psrile inoculate cu culturabacterian atenuat, devin rezistente la reinfecia cu o cultur virulent, spre deosebire depsrile lotului martor, care se mbolnvesc i mor. Cultura bacterian veche a creat o stare deimunitate, adic a avut rolul unui vaccin. Atenuarea virulenei prin nvechirea culturii este un

proces necontrolat i probabil se datoreaz modificrilor biochimice sau genetice ale celulelor,sub influena produselor de catabolism acumulate n mediul de cultur sau se datoreaz epuizriimediului n substanele eseniale pentru cretere.

Agentul patogen al infeciei crbunoase (anthrax) este Bacillus anthracis, o bacterie sporulat.Sporul se formeaz la 37o. Cultura bacterian crescut la 42o, i modific proprietilebiologice, pierde capacitatea de sporulare (devine asporogen). Aceste modificri se nsoesc de


6/468

pierderea progresiv a virulenei. Incubarea la 42o este o modalitate a obinerii dintr-o culturvirulent, a unei culturi cu virulen progresiv atenuat pentru organismul gazd(oaie, iepure,cobai, oarece).

Crbunele este o boal grav a oilor, ce se transmite i la om. Pasteur a imaginat o schem devaccinare a ovinelor, ncepnd cu un inocul bacterian virulent pentru oarece i continund cuinocul bacterian cu virulen mai mare. A creat o stare de imunitate a ovinelor, crora le-aconferit rezisten la bacteriile foarte virulente.

Agentul infecios al rabiei nu a fost evideniat de Pasteur. Autorul a utilizat esut nervos medularsau creier de la iepurele infectat experimental, pe care l-a modificat prin uscare n prezena

potasei caustice. A obinut un vaccin care, administrat ct mai repede dup muctura animalului

rabid, creeaz o stare de rezisten, n absena creia infecia rabic evolueaz invariabil spremoarte.

Cercetrile lui Pasteur au pus bazele Imunologiei medicale i ale obinerii i utilizrii pe bazetiinifice a vaccinurilor. A urmat o perioad n cursul creia s-au nregistrat progrese importanten obinerea i administrarea vaccinurilor.

Bazele conceptului imunitii humorale au fost puse de Behring i Kitasato (1890), care auevideniat anticorpii serici, dup imunizarea animalelor de laborator. Serurile imune pot fifolosite n scop terapeutic pentru a stopa sau a atenua evoluia unei boli infecioase, cu condiiaca administrarea acestor seruri s fie foarte precoce. In 1923, Behring a organizat producia deseruri imune, preluat de Institutul Pasteur din Paris (nfiinat n 1894) i apoi de Institutul Babei de Institutul Cantacuzino.

n 1894, Pfeiffer a descris fenomenul de bacterioliz, demonstrnd c serul sanguin al animalelor

imunizate are proprietatea de a provoca liza celulelor bacteriene. El a demonstrat c bacteriolizanecesit dou componente: serul sanguin al animalului imunizat i o pictur de ser proaspt decobai. Procesul este foarte specific: serul produce numai liza celulelor bacteriene care auspecificitate fa de anticorpii serici.

J. Bordet a evideniat c fenomenul lizei se produce i n cazul hematiilor, dac sunt puse ncontact cu serul sanguin de la iepurele imunizat cu hematii, la care se adaug ser proaspt decobai, n care se gsete complementul (alexina).


7/468

Conceptul imunitii mediate celular a fost formulat de Metchnikoff (1891). El a evidniat c norganism exist o serie de celule specializate, cu capacitatea de a recunoate celulele strine i dea le ngloba prin procesul de fagocitoz, care sunt digerate i eliminate din celula fagocitar.Metchnikoff a fcut observaii pe crustaceul Daphnia magna, ale crui celule fagocitarenglobeaz i diger sporii fungici (Monospora bicuspidata). Cnd infecia cu spori este masiv,

capacitatea de aprare a organismului este depit i gazda moare.

Cele dou doctrine ale fenomenului imunitar, care s-au confruntat prin reprezentanii lor, au fostunificate de Wright (1903). El a demonstrat existena n ser a unor anticorpi naturali denumiiopsonine, care acioneaz n cooperare cu fagocitele.

n 1930, K. Landsteiner a evideniat o structur antigenic pe suprafaa hematiilor umane i a

stabilit existena sistemului antigenic ABO, precum i a normelor ce trebuie respectate npractica transfuziei de snge.

Ramon (1925) a demonstrat c unii ageni patogeni (ca de exemplu, al difteriei, al tetanosului)produc toxine foarte puternice. Aceste toxine au un potenial foarte ridicat: cantiti foarte micide toxine sunt suficiente pentru a provoca moartea animalelor de experien. Tratarea

preparatului de toxin cu formol 4%o i meninerea amestecului la 39o pentru o perioad detimp, este urmat de pierderea complet a proprietilor toxice. Preparatul atoxic este inofensiv i

poate fi administrat n cantiti relativ mari, fr s determine efecte patologice. Preparatul atoxici pstreaz proprietile imunogene i induce o stare de rezisten a organismelor imunizate.Sub aciunea combinat a formolului i temperaturii, toxinele difteric i tetanic au fosttransformate n anatoxine.

Cercetrile de biochimie(1930-1950) au permis elucidarea structurii moleculare a antigenelor, aimunoglobulinelor i a haptenelor.

Studiul mecanismelor celulare ale proceselor imunitare (1950-1980) este marcat de progreselebiologiei moleculare i de interferena cu Virologia, Microbiologia, Biologia celular, Biofizica,Biochimia, Genetica. S-a evideniat rolul esenial al limfocitului n fenomenele imunitare,

precum i rolul plasmocitelor n sinteza i secreia anticorpilor.

Mc Farlane Burnet (1959) a elaborat teoria seleciei clonale a rspunsului imun, iarJ.F.A.P.Miller (1960) a stabilit rolul esenial al timusului n dobndirea competenei funcionale a

limfocitelor T.


8/468

R. Good (1960) a evideniat rolul bursei lui Fabricius n geneza sistemului imunitar la psri.

J. Dausset (1954) a demonstrat c pe suprafaa celulelor oricrui organism se gsete o serie demolecule (antigene), care confer fiecrui organism o individualitate antigenic unic. Datorit

acestor antigene, reaciile care sunt determinate de o gref de esut sau de organ, pot evolua nmod diferit: ntre organismele foarte nrudite, grefa prinde foarte bine, iar o gref ntre organismecu diferene majore de ordin genetic, produce o reacie de respingere, care este cu att mai rapidcu ct diferenele antigenice sunt mai mari. Antigenele suprafeei celulare care conferindividualitate biochimic unic fiecrui organism, se numesc antigene de histocompatibilitate.Evaluarea diferenelor celor doi parteneri (donor i receptor) n ceea ce privete moleculele dehistocompatibilitate, este esenial nainte de grefarea organului.

Dup 1970, studiul sistemului imunitar corespunde unei abordri integratoare. Dup opinia lui N.K. Jerne (1985), imunologia i-a pierdut statutul de disciplin izolat, fiind pe cale de a fiabsorbit de biologia clasic.

Dup 1980, Imunologia s-a diversificat i s-a aprofundat, dar n acelai timp este mai unificat caoricnd, sub imperativul numitorului comun al nelegerii funciei imunitare la nivel molecular.Abordrile moleculare vor sta la baza tuturor cercetrilor viitoare, legate de funcia imunitar.

n perspectiv, orizontul de evoluie a Imunologiei se extinde asupra nelegerii genelorcodificatoare ale moleculelor efectoare i reglatoare ale rspunsului imun i ale mecanismeloraciunii lor. Astfel vom nelege diferenierea limfocitelor, activarea lor, mecanismele sintezei,secreiei, recirculrii limfocitelor i mecanismele aciunii moleculelor efectoare. Ar urmautilizarea cunotiinelor imunologice pentru prevenirea maladiilor cu substrat imunitar (alergii,maladii autoimune), pentru prevenirea respingerii grefelor de esuturi i organe i pentruimunoterapia neoplaziilor. Va fi o perioad a rentoarcerii aplicrii Imunologiei moleculare, lanivelul ntregului organism.

Diviziunile Imunologiei


9/468

Imunologia s-a nscut ca un domeniu al Microbiologiei i s-a dezvoltat ca un domeniu alBacteriologiei medicale, cu care a rmas n raporturi de dependen pn ctre anul 1960. Treptat

ns, prin acumularea unui volum mare de date tiinifice care au demonstrat intervenia funcieiimunitare i a reaciilor imune n numeroase fenomene normale i patologice, Imunologia adevenit o tiin de sine stttoare. Consecina fireasc a implicrii funciei imunitare ntr-omultitudine de procese normale i patologice, a fost aceea c din domeniul Imunologiei s-audesprins ramuri care, la rndul lor, tind s aib o existen autonom.

Imunobiologia este cea mai cuprinztoare dintre ramuri. Ea studiaz fenomenele imunitare camanifestri ale unei funcii biologice eseniale funcia de aprare. Studiaz substratul biologic

al rspunsului imun (celulele imunitare, originea i mecanismele diferenierii lor, factorii celularii humorali care asigur diferenierea lor), mecanismele celulare i moleculare ale biosintezeianticorpilor, explic implantarea celulelor tumorale i geneza cancerului clinic n condiiileaciunii efectorilor sistemului imunitar. Studiaz mecanismele imunitare ale respingerii grefelorde esuturi i organe, mecanismele reactivitii imunitare n filogenie i ontogenie, precum i

bazele celulare i moleculare ale strilor de hipersensibilitate i ale maladiilor autoimune.

Imunochimia este o disciplin de grani ce aparine Imunologiei i Biochimiei, care studiaz

funcia imunitar sub aspect biochimic. Preocuparea esenial a constat n studiul chimieiantigenelor i anticorpilor i al mecanismului lor de interaciune n reacia antigen-anticorp.Datele referitoare la structura chimic a antigenelor i anticorpilor au pus bazele Imunochimiei,dar ulterior, domeniul i-a lrgit sfera de activitate i studiaz urmtoarele aspecte:

- factorii moleculari ai rspunsului imun i n special ai imunitii mediate celular;

- moleculele de histocompatibilitate;

- markerii antigenici specifici diferitelor populaii de celule limfoide;

- moleculele cu funcie de receptor de antigen, pe suprafaa celulelor limfoide;

- factorii de cooperare celular n cursul elaborrii rspunsului imun (interleuchine);


10/468

- componentele complementului etc.

Termenul de Imunochimie a fost introdus de chimistul suedez Arrhenius (1907). El i-a intitulatastfel studiul cu privire la reaciile chimice care se produc n organismul uman i animal, dup

imunizare. Fondatorul Imunochimiei este P. Ehrlich. El a introdus metode cantitative n studiulreaciilor antigen-anticorp i a elaborat o teorie general asupra recunoaterii imune (teoriacatenelor laterale sau a receptorilor). Dup 1950, Imunochimia s-a dezvoltat spectaculos, datoritdescoperirilor din domeniul biochimiei, datorit utilizrii unor metode fizico-chimice de analiza macromoleculelor i prin aplicarea acestora la domeniul Imunologiei. S-a nscut un set demetode, n esen biochimice, puse n slujba analizei moleculelor implicate n funcia imunitar.Domeniul s-a numit analiz imunochimic i utilizeaz metode care deriv din mbinareatehnicilor fizico-chimice cu cele imunologice. Imunochimia este deservit de metodaimunodifuziei, imunofluorescenei, RIA, ELISA, dializa la echilibru etc. Efectul utilizrii acestormetode de investigare a fost cunoaterea mecanismelor moleculare care stau la baza rspunsuluiimun, ndeosebi humoral i aplicarea n laboratorul clinic, a unor noi metode de diagnostic.

n clinic, studiile de Imunochimie au propus noi metode de tratament, bazate pe interaciuneaunor molecule cu rol de vehicul pentru anticorpi, cu receptorii unor celule int (imunotoxine).

Imunogenetica studiaz determinismul genetic al rspunsului imun: mecanismele genetice care

asigur diversitatea anticorpilor i a antigenelor de histocompatibilitate.

Imunohematologia s-a nscut odat cu stabilirea diferenelor antigenice ale eritrocitelor umane icu precizarea grupelor sanguine (K. Landsteiner, 1901) i s-a dezvoltat dup ce s-a stabilitexistena unor diferene fine ntre diferite tipuri de eritrocite i, n special, dup descoperireafactorului Rh i a rolului su n patologia sarcinii.

Imunologia medical uman i veterinar s-a dezvoltat n trei direcii:

- direcia profilactic, orientat spre descoperirea i producerea unor noi vaccinuri, capabile screeze o stare de rezisten. Ea se preocup, de asemenea, de schemele de vaccinare, de

posibilitatea asocierii diferitelor vaccinuri i de posibilitatea stimulrii rspunsului imun cuajutorul adjuvanilor;

- direcia terapeutic studiaz posibilitatea obinerii serurilor imune. Ele conin anticorpi i seadministreaz organismelor care prezint riscul mbolnvirii prin infecii;


11/468

- direcia diagnosticului studiaz posibilitatea identificrii agenilor etiologici ai diverselormaladii infecioase, cu ajutorul reactanilor imunologici (seruri imune i antigene).

Imunopatologia studiaz fenomenele imunitare n relaie cu diferite maladii. In multe situaiipatologice, rspunsul imun (activarea funciei imunitare) are efecte defavorabile, prejudicianteasupra organismului. Rspunsul imun se instituie drept cauz, dar n special ca mecanism, pentru

producerea unor manifestri patologice. Afeciunile generate de activarea sistemului imunitar(imunopatii) se grupeaz n dou categorii:

- strile de hipersensibilitate(alergiile);

- maladiile autoimune.

Imunopatologia studiaz, de asemenea, imunodeficienele (nscute i dobndite), imunitatea detransplant i imunitatea antitumoral, rspunsul imun n maladiile infecioase virale i bacteriene,

precum i n maladiile parazitare.

Serologia (Imunoserologia) s-a dezvoltat ca o ramur practic, dedicat studiului tehnicilor deexplorare a reaciilor imune in vitro.

p

8

p

p


12/468

CARACTERIZAREA GENERAL

A ANTIGENELOR

GR. MIHESCU, CAMELIA MIHESCU

Convenional, antigenele se definesc ca substane strine, care, consecutiv introducerii norganismul uman sau animal pe o cale parenteral (alta dect cea digestiv), declaneaz sintezaanticorpilor cu care se combin specific. Definiia este incomplet din cteva motive.

1. Calea digestiv de administrare a antigenelor nu exclude totdeauna posibilitatea declanriirspunsului imun. Pentru agenii infecioi care se multiplic n tractul digestiv, administrareaoral asigur o bun imunizare (de exemplu, vaccinul polio se administreaz oral, dei calea

parenteral este mai eficient).

2. Unele substane nonself sunt n mod eronat considerate ca neantigenice, deoarece, dei in vivostimuleaz reactivitatea imunitar i induc sinteza unei cantiti mici de anticorpi, in vitro nu

produc reacii vizibile antigen-anticorp.

3. Fa de unele antigene, organismele nu declaneaz rspunsul imun, ci manifest o stare detoleran.

4. Unele molecule n stare nativ nu induc un rspuns imun, ci numai dup cuplarea covalent cuo molecul purttor. Molecula nativ i pstreaz proprietatea de a se combina specific cu

anticorpii sintetizai. Astfel de molecule se numesc haptene.


13/468

J. F. Bach (1976) definete antigenele ca fiind molecule care, consecutiv introducerii n organismpe o cale adecvat, induc un rspuns imun materializat prin proliferarea celulelor limfoide isinteza moleculelor de recunoatere (anticorpi i receptori celulari), cu care se combin in vivo iin vitro.

Modelul general de structur a unui antigen

O molecul antigenic este alctuit din dou componente;

- componenta purttor (carrier), care corespunde celei mai mari pri a moleculei:

- gruprile determinante de specificitate sau epitopi, localizate pe suprafaa componentei purttori formate din secvene specifice de monomeri. Epitopii, prin secvena proprie a monomerilor i

prin configuraia spaial specific, confer individualitate chimic i specificitate antigenicmoleculei nonself. Gruprile determinante de specificitate sunt echivalenii moleculari ifuncionali ai haptenei.

Gruprile determinante de specificitate se gsesc n numr variabil pe suprafaa purttorului i

pot fi identice att n ceea ce privete compoziia chimic, ct i configuraia spaial (ca n cazulantigenelor polizaharidice cu epitopi repetitivi) sau sunt diferite, att ca secven a monomerilorct i n privina configuraiei spaiale. Fig. 1. Modelul general de structur a unui antigen. Ceamai mare parte a oricrei molecule antigenice este reprezentat de gruparea carrier, pe care suntlocalizai epitopii cu diferite configuraii spaiale, stimulatori ai reactivitii imunitare. Uniiepitopi pot fi unici, iar alii sunt multipli. Uneori, epitopii stimuleaz sinteza anticorpilor cuafiniti diferite.

Proprietile definitorii ale antigenelor

n studiile experimentale asupra imunogenitii unor molecule sintetice, M. Sela (1969) a descrisdou proprieti eseniale ale antigenelor:


14/468

1. Imunogenitatea sau antigenitatea este proprietatea unui antigen complet, format din grupareacarrier i epitopi, de a declana un rspuns imun, humoral sau celular, ori de cte ori ptrunde norganism pe o cale adecvat. Proprietatea de imunogenitate este asociat cu gruparea carrier amoleculei de antigen, grupare care ntr-o oarecare msur influeneaz i specificitateaanticorpilor.

2. Specificitatea definete capacitatea antigenului ntreg sau numai a epitopilor si de a secombina specific cu anticorpii sau cu receptorii celulari a cror sintez a fost indus. Proprietateade specificitate este dependent, n primul rnd de epitopi, dar este influenat ntr-o msur maimare sau mai mic i de gruparea carrier.

Noiunea de imunogen, uneori, este distinct de aceea de antigen. Noiunea de imunogen este

mai restrictiv i semnific proprietatea unei substane, n stare nativ, de a stimula rspunsulimun, fr s necesite conjugarea cu o alt molecul.

Noiunea de antigen este mai larg, deoarece desemneaz molecule nonself care sunt imunogenen stare nativ sau devin imunogene dup conjugarea cu o molecul purttor. Antigenul poate fiuneori inacapabil, n forma sa nativ, s stimuleze rspunsul imun.

CLASIFICAREA I IMUNOGENITATEA ANTIGENELOR

Dup originea lor, antigenele sunt exogene i endogene.

Antigenele exogene sunt cele mai numeroase i pot fi mprite n trei categorii: 1) naturale; 2)artificiale; 3) sintetice.

Antigene naturale


15/468

Antigenele naturale formeaz categoria cea mai cuprinztoare. Aici sunt incluse toatemacromoleculele naturale din virusuri, microorganisme, fungi, plante i animale.

Dup dimensiuni se disting antigene moleculare (solubile) i antigene corpusculare.

Antigenele moleculare (solubile) constituie gruparea cea mai numeroas, care include toatetipurile de macromolecule: proteine, polizaharide, lipide, acizi nucleici.

Antigenele corpusculare (insolubile) sunt reprezentate de virusuri i de celule (procariote ieucariote).

Antigenele moleculare

Cele mai studiate antigene sunt proteinele i polizaharidele, la care se adaug conjugatele:glicoproteine, nucleoproteine, lipoproteine, peptidoglicani, glicolipide.

Proteinele sunt cele mai numeroase i mai importante antigene moleculare. Diversitatea lorchimic, generat de variaia secvenei de aminoacizi este uria. Practic, fiecare tip de molecul

proteic nonself din lumea vie este un antigen pentru organismul animal i uman, deoarece are osecven unic de aminoacizi, care determin o structur secundar i tridimensional proprie iimplicit, existena unor epitopi proprii ca secven a aminoacizilor i conformaie spaial.

Imunogenitatea este o proprietate general a proteinelor, a celor cu rol structural (colagenul,cheratina, elastina, fibroina viermelui de mtase, proteinele capsidei virale), a celor cu rolfuncional (miozin, actin, albumin, hemoglobin, mioglobin, enzime, hormoni,imunoglobuline), a celor cu rol de depozit de aminoacizi(ovalbumina, cazeina, gliadina dinseminele de gru). Toate proteinele i polipeptidele cu o greutate molecular mai mare de 1000D sunt imunogene, ntr-o msur mai mare sau mai mic.

De cele mai multe ori, pentru antigenele proteice, nu se face distincia dintre epitopii inductori airspunsului imun i gruparea carrier, deoarece proteinele posed un spectru continuum dedeterminani antigenici, ce corespund unor secvene discrete ale suprafeei moleculare localizaten zonele cele mai expuse contactului cu receptorii sistemului imunitar. Antigenitatea

moleculelor globulare este determinat adeseori, de configuraia lor spaial, rezultat din pliereatridimensional. Pentru cele mai multe proteine globulare (mioglobina, hemoglobina, lizozimul,


16/468

ribonucleaza etc.), aproape toi determinanii antigenici sunt conformaionali, adic suntrezultatul plierii spaiale a moleculei, iar alii sunt secveniali, adic sunt reprezentai de osecven particular de aminoacizi. Moleculele proteice fibrilare (cheratina, colagenul, fibroina)au configuraii mai simple dect cele globulare, catenele lor fiind aranjate sau rsucite pe osingur dimensiune. Determinanii antigenici ai acestor proteine sunt secveniali, formai din 3-6

aminoacizi.

Sistemul imunitar al unui organism recunoate un numr limitat de determinani antigenici aiunei molecule proteice. Epitopii, conformaionali sau secveniali, care stimuleaz rspunsul imunin vivo, iar in vitro induc proliferarea limfocitelor, se numesc epitopi dominani. O parte adeterminanilor antigenici ai unei molecule native, cel mai adesea, sunt neimunogeni(imunosilenioi), nefiind accesibili sistemului imunitar al organismului, dar se pot exprima ntr-un anumit set de condiii de imunizare (gazd, adjuvant etc.). Acetia sunt epitopi interni ai

proteinelor globulare. Un determinant intern poate fi silenios n molecula nativ, dar devineimunostimulator dup clivarea enzimatic a moleculei, in vivo sau in vitro. De aceea, M. Sela arecomandat utilizarea termenului de grupare imunodominant, pentru epitopul sau epitopii carese exprim n anumite condiii(gazd, adjuvant, cale de administrare) i determin specificitatearspunsului imun.

Fig.2. Epitopii dominani sunt localizai la suprafaa moleculei globulare. Epitopii subdominanidevin accesibili dup clivarea moleculei n etapa prelucrrii n macrofag, iar epitopii criptici suntinaccesibili fenomenului de recunoatere imunitar.

Imunogenitatea antigenelor proteice se modific n diferite condiii.

Denaturarea moleculelor native sub aciunea agenilor chimici i a cldurii, modificareaconfiguraiei moleculei sub aciunea agenilor reductori sau hidroliza enzimatic, modificimunogenitatea. Anticorpii specifici fa de proteina nativ precipit slab sau de loc proteina

denaturat termic sau chimic.

Formaldehida i glutaraldehida sunt ageni de legare ncruciat a moleculelor proteice,constituind reele multimoleculare stabile. Aceti ageni produc denaturarea proteinelor imodific funciile celor cu activitate biologic (toxine, enzime). Astfel, exotoxinele tratate cuformaldehid, i pierd proprietile toxice, dar rmn imunogene. Formaldehida iglutaraldehida se folosesc pentru conservarea antigenelor cu greutate molecular mic (peptide),dar sunt mai puin utilizate pentru conservarea proprietilor antigenice ale moleculelor mari.Agenii chimici de legare ncruciat modific imunogenitatea moleculelor proteice prinschimbarea conformaiei moleculei i mascarea epitopilor sau prin modificarea chimic aaminoacizilor epitopului.


17/468

Denaturarea semnific deplierea structurii rsucite a moleculelor proteice i are loc prinmodificarea pH, prin nclzire, prin reducerea legturilor S-S sub aciunea ureii i a beta-mercaptoetanolului sau a acidului performic. Prin denaturare, proteina i pierde nu numaifuncia biologic, dar i modific specificitatea antigenic. De exemplu, cele 4 puni S-S ale

RN-azei, ntre resturile de cistin, sunt reduse de -mercaptoetanol i transformate n 8 resturi decistein, cu pierderea total a activitii enzimatice. Anticorpii fa de RN-aza pancreatic bovinnativ nu precipit moleculele de RN-az denaturat prin reducerea legturilor S-S. Invers,anticorpii fa de RN-aza denaturat, nu precipit RN-aza nativ. Modificarea specificitiianticorpilor sugereaz c reducerea legturilor S-S determin pierderea epitopilorconformaionali.

Proteinele denaturate reverseaz greu la forma nativ, chiar prin restabilirea condiiilor de mediu.

Hidroliza enzimatic modific configuraia spaial a moleculelor proteice native i diminuimunogenitatea lor, cu att mai mult cu ct fragmentele rezultate au dimensiuni mai mici. Princlivare enzimatic se anuleaz imunogenitatea epitopilor conformaionali i se relev epitopi caren molecula nativ au statutul de epitopi criptici.

O atenie special s-a acordat studiului imunogenitii unor proteine ale cror proprieti

biologic-active sunt uor de evaluat: enzime, inhibitori enzimatici, hormoni proteici, toxine,imunoglobuline (n calitatea lor de antigene), proteine ale capsidei sau ale nveliului viral.

Enzimele sunt antigenice, indiferent de originea lor. Reacia moleculelor de enzim cu anticorpiispecifici a constituit o modalitate de determinare a poziiei epitopilor. Anticorpii fa de diferiiepitopi ai moleculei de enzim modific n grade foarte diferite activitatea ei catalitic. Dacanticorpii sunt specifici fa de epitopi localizai la nivelul situsului activ al enzimei, molecula i

pierde activitatea fa de substrat, deoarece legarea anticorpilor la situsul activ inhib competitiv

legarea moleculelor de substrat. Gradul de inhibiie a activitii enzimatice este cu att maiaccentuat, cu ct molecula este mai mare. Efectul inhibitor al anticorpilor nu se produce dacenzima a legat deja substratul specific. Dac gruprile determinante de specificitate ale moleculeide enzim sunt situate n afara situsului catalitic, activitatea enzimei este parial inhibat, datoritmodificrilor conformaionale care survin dup reacia antigen-anticorp, sau rmne intact.Foarte rar, complexul enzim-anticorp are un efect catalitic superior, comparativ cu enzimanativ.

Hormonii sunt molecule slabimunogene, datorit uniformitii relative a structurii lor chimice nregnul animal. Anticorpii specifici fa de majoritatea hormonilor proteici se obin prin asocierealor prealabil cu adjuvantul Freund. Imunogenitatea hormonilor este ntr-o relaie direct cu


18/468

gradul deosebirilor chimice existente ntre hormonul exogen i hormonul produs de organismulreceptor. Consecina este sinteza anticorpilor antihormon.

Proprietile antigenice ale insulinei sunt bine cunoscute, datorit utilizrii clinice a hormonului.

Molecula de insulin este alctuit din dou catene polipeptidice, cu un numr total de 51 deaminoacizi: 21 ai catenei A i 30 ai catenei B. Cele dou catene sunt reunite prin puni S-S.Structura moleculelor de insulin de la diferite specii este foarte asemntoare, 47 din cei 51 deaminoacizi fiind identici. Deosebirile se gsesc n catena A pentru aminoacizii 8, 9 i 10 (la

bovine Ala, Ser, Val, la om sunt Thr, Ser, Ile, iar la ovine Ala, Gly, Val). In catena B, diferenaeste limitat la aminoacidul C-terminal. Aceste mici diferene ale secvenei de aminoacizi numodific funcia hormonului. De aceea, insulina, indiferent de provenien, este la fel deeficient pentru tratamentul diabetului uman. Micile diferene de secven, n general, nu suntsesizate de organismul receptor. Totui, dup administrare prelungit, organismele receptoare cureactivitate imunitar mai nalt, sintetizeaz anticorpi anti-insulin.

Polizaharidele, dei au complexitate structural relativ mare, condiionat de multitudineaposibilitilor de legare a atomilor de carbon, sunt molecule slabimunogene n stare nativ,comparativ cu proteinele. Antigenitatea lor este conferit de succesiunea unitilor componente,de configuraia spaial a moleculei i de greutatea molecular. Cele cu greuti mai mici de 50kD nu sunt imunogene. Polizaharidele sunt antigene cu epitopi secveniali repetitivi i cel puinuneori, n funcie de originea polizaharidului i de specia imunizat, sunt imunogeni.

Din punctul de vedere al structurii moleculare, se disting dou tipuri de polizaharide: a) cele careau o caten central pe care se inser ramificaiile laterale; b) polizaharide lipsite de o catencentral, iar ramificaiile sunt dispuse aleatoriu, fr nici o simetrie. Rolul catenelor centrale nconferirea imunogenitii este controversat, dar ramificaiile laterale au o importan deosebit

pentru determinarea specificitii antigenice a polizaharidelor. Din punctul de vedere alcompoziiei chimice pot fi homo- sau heteroplizaharide, iar n ceea ce privete sarcina, pot fineutre sau ncrcate. Oligo- i polizaharidele pot dobndi o structur teriar (globular). Uneori,configuraia spaial a polimerului glucidic este determinant pentru specificitatea sa antigenic.

Schimbrile conformaionale ale polizaharidelor se produc mai uor dect ale proteinelor, pentruc au bariere energetice sczute. Pentru polizaharide, denaturarea este practic necunoscut, ceeace le confer stabilitate. Dac imunogenitatea polizaharidelor native este slab, adeseori ele secomport ca haptene, adic devin antigenice dup cuplarea cu un purttor proteic, rezultndlectine, cu o foarte larg distribuie n lumea vie. In calitate de haptene, polizaharidele au

proprietatea de specificitate, adic se combin cu anticorpii complementari fa de complexulglicoproteic.

Din motive de ordin practic, cele mai studiate polizaharide din punct de vedere antigenic suntcele de origine bacterian: dextranul i polizaharidele capsulare.


19/468

Dextranii sunt polimeri ramificai de glucoz, resturile glucozil fiind unite mai ales prin legturide tip 1-6, dar n funcie de specia productoare, punctele de ramificaie ale catenelor polimere

pot fi 1-2, 1-3 sau 1-4.

Dextranii sunt sintetizai n special de unele bacterii lactice, din zaharoz, dupreacia:Dextranaz

N(zaharoz) --------------- (Glucoz)n + (Fructoz)n

Dextranii au greuti moleculare foarte diferite (pn la 106 D), n funcie de gradul depolimerizare. Nu sunt imunogeni i de aceea se folosesc ca nlocuitori ai plasmei. Prin transfuziirepetate cu soluii de dextran la om i prin injectare repetat la oarece, s-au sintetizat anticorpiantidextran. Specificitatea anticorpilor antidextran este foarte nalt. In serul animalelorimunizate cu dextrani s-au detectat dou tipuri de anticorpi: unii specifici fa de resturile deglucozil legate 1-2 i alii specifici fa de resturile de glucozil legate 1-3, ce nu dau reaciincruciate, dei deosebirea dintre cele dou categorii de molecule de dextran const numai nmodul diferit de legare a resturilor de glucozil ntre ele.

Polizaharidele capsulare se pot gsi fie subforma moleculelor libere (solubile), fie subformcorpuscular (ataate celulelor bacteriene capsulate).

Variaiile biochimice ale polizaharidelor capsulare, determinate de compoziia glucidic acatenei, de secvena monomerilor sau de modul de legare a lor n caten, confer tulpinilor

bacteriene, specificitate antigenic de tip. La Str. pneumoniae s-au identificat peste 80 de tipuriantigenice ale polizaharidelor capsulare. In compoziia lor intr hexoze, pentoze, derivaii loraminai, metilai etc. Specificitatea antigenic a polizaharidelor capsulare depinde att decompoziia chimic, ct i de succesiunea monomerilor n catena polizaharidic. Ca vaccinuri,

polizaharidele induc starea de toleran.

n stare purificat sunt molecule neimunogene, datorit uniformitii lor structurale n lumea vie.Injectarea lor la animale nu induce sinteza anticorpilor. Acizii nucleici nativi sunt conjugatenucleoproteice, n care acizii nucleici au rolul de hapten. Majoritatea epitopilor conjugatuluisunt conformaionali. O fracie din anticorpii anti-conjugat se combin cu acizii nucleici.Anticorpii anti-acizi nucleici se combin cu acizii nucleici n stare pur, indiferent de

provenien. Proteinele asociate acizilor nucleici confer o nou specificitate antigenic idetermin sinteza anticorpilor care se combin cu proteina puttor.


20/468

Experimental, anticorpii anti-acizi nucleici se obin pe una din urmtoarele ci:

1. Imunizarea cu bacteriofagi din seria T par (T2, T4, T6), supui ocului osmotic. ADN alacestor fagi se deosebete de ADN din celulele eucariote, prin prezena 5-hidroxi-metilcitozineiglicozilate, n locul citozinei. Anticorpii au specificitate fa de bazele glicozilate, ceea ce expliclipsa reaciilor ncruciate cu ali acizi nucleici.

2. Imunizarea cu ribosomi din celulele vegetale sau animale. Anticorpii sintetizai reacioneazcu ARN de origine bacterian, vegetal sau animal, precum i cu polinucleotidele sintetice(poli-A, poli-C, poli-U), dar nu reacioneaz cu ADN nativ i nici cu ADN denaturat.

3. Imunizarea cu conjugate hapten-protein, n care haptena este reprezentat de baze azotate,ribonucleozide, dezoxiribonucleozide, nucleotide, dinucleotide i trinucleotide. Anticorpiisintetizai reacioneaz att cu haptena ct i cu ADN nativ sau denaturat.

4. Imunizarea cu complexe formate din acizi nucleici i albumin metilat. Cele dou moleculeformeaz un complex necovalent, datorit interaciei dintre gruprile negative ale acizilor

nucleici i cele pozitive ale proteinei. Anticorpii sintetizai reacioneaz cu complexul molecular,cu proteina, cu acidul nucleic nativ i denaturat de diferite origini.

5. Anticorpii anti-acizi nucleici se gsesc n sngele pacienilor cu lupus eritematos diseminat(LED).

Anticorpii sintetizai fa de acizii nucleici cu rol de haptene n conjugatele cu proteine nu au

specificitate, deoarece precipit ADN monocatenar, ARN de diferite origini, poliribonucleotide iacizii nucleici dublu catenari.

Lipidele sunt molecule neimunogene n stare nativ, dar se pot cupla cu proteinele i nconjugatul format au rolul de haptene. Din punct de vedere imunologic, cele mai importantelipide sunt fosfatidele (sfingomielina i cefalina) i glicosfingolipidele(galactocerebrozida).

O hapten lipidic cu o importan practic deosebit este cardiolipina, din cordul mamiferelor.In sngele indivizilor infectai cu T. pallidum se gsesc anticorpi care reacioneaz cucardiolipina nalt purificat (reacie ncruciat), extras din cordul bovin.


21/468

Un alt antigen lipidic este antigenul Forssman, inductor al sintezei anticorpilor hemaglutinani in prezena complementului, hemolitici.

Studiul imunogenitii lipidelor a fost ngreunat de insolubilitatea lor n ap. Problemareactivitii anticorpilor cu antigenele lipidice a fost depit parial, prin utilizarea lipidelorauxiliare (lecitina i colesterolul) n suspensia antigenic. Disponibilitatea liposomilor a permisstudiul imunogenitii lipidelor asociate cu membranele.

Haptene

Haptenele(haptein, grec = a apuca) sunt substane chimice naturale sau de sintez, cu moleculmic, a cror imunogenitate este condiionat de cuplarea cu o molecul purttor, dar i

pstreaz proprietatea de specificitate, adic reacioneaz cu anticorpii specifici a cror sintez afost indus de haptena conjugat cu o molecul cu rol de purttor.

Denumirea de haptena fost introdus de Landsteiner pentru a caracteriza din punct de vederefuncional un extract alcoolic de rinichi de cal, neimunogen ca atare pentru iepure, dar capabil s

se combine cu anticorpii sintetizai dup imunizarea iepurelui cu extractul alcoolic de rinichi decal, cuplat cu o molecul purttor. El a propus ca n categoria haptenelor s fie cuprins oricesubstan natural sau sintetic, cu greutate molecular mic sau mare, care n form nativ nu

poate s induc un rspuns imun detectabil, dar dobndete capacitatea imunogen, dupcuplarea sa in vivo sau in vitro, cu o molecul purttor cu greutate molecular mare. Conjugatuleste imunogen nu numai n raport cu epitopii moleculei purttor, ci i cu epitopul haptenei.

Din punct de vedere funcional, haptenele s-au numit jumti de antigene, deoarece au numaiuna din cele dou proprieti eseniale ale antigenelor: nu sunt imunogene, dar i pstreaz

proprietatea de specificitate. De aceea, termenul antigenicnu este sinonim cu cel de imunogenic. Haptena este un antigen, dar n forma sa nativ, nu este imunogen.

n general, haptenele sunt molecule mici, dei uneori, macromoleculele pot funciona ca haptene.Extractul alcoolic de rinichi de cal este o hapten complex. Haptenele simple sunt reprezentatede polinucleotide, alcooli, formaldehida, unele medicamente etc.

Utiliznd haptenele simple, prin reacii de cuplare cu o molecul purttor s-au obinut antigeneartificiale. Haptena din complexul molecular are rolul gruprii determinante de specificitate.


22/468

Studiul imunogenitii conjugatelor hapten-molecul purttor a permis determinarea mrimiigruprilor determinante de specificitate ale antigenelor i indirect, determinarea situsului decombinare a anticorpilor. Pe aceiai cale s-a evaluat specificitatea, afinitatea i heterogenitateaanticorpilor. Haptenele au fost folosite pentru studiile de cristalografie cu raze X a unui complexantigen-anticorp.

Haptene autocuplante sunt molecule cu greutate molecular mic, a cror particularitate const naceea c, dup injectare, n organism se combin spontan cu proteinele tisulare i formeazconjugate hapten-protein, in vivo. Conjugatele hapten-protein induc sinteza anticorpilor idetermin procese de hipersensibilitate sau iniiaz maladii autoimune. Astfel se comportderivaii dinitrofenolului substituii cu clor sau fluor, unii produi de degradare a penicilinei.

Antigenele corpusculare

Antigenele corpusculare sunt, n esen, antigene moleculare asociate virusurilor i celulelor.Proteinele capsidale i glicoproteinele nveliului viral sau proteinele prezentate pe suprafaacelulelor infectate cu virusuri, sunt foarte imunogene i stimuleaz rspunsul imun al gazdei. Deaceea, imunitatea consecutiv infeciei virale este, de obicei, de lung durat.

Antigenele bacteriene sunt fie solubile (eliminate n mediul extracelular), fie corpusculare (legatede celul). Din prima categorie fac parte exotoxinele i polizaharidele capsulare libere, iar dincea de a II-a, antigenul somatic O (endotoxina bacteriilor Gram negative), antigenele

polizaharidice din glicocalix, flagelina, pilina, acizii teichoici, mureina etc.

Antigenele eritrocitare sunt glicoproteine ale suprafeei eritrocitare, cu determinism biochimiccunoscut, n sistemul A, B, 0. Glicoproteinele eritrocitare de grup sanguin se gsesc i pesuprafaa celulelor tisulare, dar i n secreiile exocrine (saliv, suc gastric etc.), la circa 75%

dintre indivizi, denumii secretori. Glicoproteinele din secreii sunt hidrosolubile i studiul lor afost mai uor dect al moleculelor eritrocitare.

Gruprile glucidice ale glicoproteinelor membranei eritrocitare au rol dominant n determinareaspecificitii de grup sanguin, aa cum au evideniat studiile de digestie enzimatic controlat.Eritrocitele tuturor grupelor sanguine au un precursor antigenic comun antigenul H (codificatde gena H), bine exprimat pe suprafaa antigenelor de grup 0 i n cantiti progresivdescrescnde pe hematiile de grup A, Bi Ab.


23/468

Specificitatea antigenic de grup 0 este conferit de L-fucoz. Grupul A are o gen ce codificsinteza glicozil-transferazei, enzim ce adaug N-acetil-D-galactozamina, la galactoza

preterminal a moleculei H. De aceea, specificitatea antigenic a eritrocitelor de grup A esteconferit de trizaharidul N-acetil-galactozamin, galactoz i L-fucoz:

N-acetil galactozamin ( 1-3) Gal R (R = restul catenei polizaharidice)

1-2

Fuc

Indivizii de grup Bau o gen ce adaug D-galactoza (n loc de N-acetil galactozamin) lagalactoza preterminal a moleculei H, avnd un determinant antigenic format din dou resturiterminale de D-galactoza i L-fucoza.

Fig. 3. Oligozaharidele cu rol de epitopi determinani ai grupelor sanguine ABO. Oligozahariduleste ancorat n membrana eritrocitului prin intermediul sfingomielinei, denumit ceramid. 85%din indivizii umani secret substanele de grup sanguin n saliv. La indivizii secretori,oligozaharidele sunt prezente sub forma conjugatelor cu polipeptidele codificate de genele

secretoare (dup Roitt, 1997).

Prezena restului de fucoz (adic antigenul H) este esenial pentru expresia epitopilor A i B.Gena H i antigenul su lipsesc la fenotipul Bombay. De aceea, transferazele A i B nu potaduga glucidele specifice la restul Gal al polizaharidului i antigenele de grup A i B nu suntexprimate.

Exprimarea antigenelor ABO pe hematii poate fi modificat prin tratamentul in vitro cuglicozidaze: o -glicozidaz (extras din bobul de cafea verde) poate cliva restul de Gal de pehematiile de grup B i le convertete n hematii de grup 0, ce pot rmne funcionale duptransfuzia la subiecii

de grup 0.


24/468

Antigenele de histocompatibilitate (descrise de J. Dausset, 1958) sunt molecule de suprafa alemajoritii esuturilor. Din punct de vedere biochimic, ele sunt strict specifice fiecrui organismuman i animal i confer individualitate biochimic proprie fiecrui organism. Se numesc iantigene de transplantare, deoarece, dup grefarea unui esut sau a unui organ, moleculele dehistocompatibilitate se comport ca antigene i declaneaz rspunsul imun al organismului

receptor, care determin respingerea grefei.

Antigenele individuale de histocompatibilitate se evideniaz prin reacia de respingere a grefei.n funcie de raportul genetic dintre donor i receptor, antigenele de histocompatibilitate aparinurmtoarelor categorii:

1) autoantigenele includ antigenele proprii de histocompatibilitate, care, n condiii normale sunt

tolerate de sistemul imunitar. Sub aciunea unor factori fizici, chimici sau biologici, antigenele dehistocompatibilitate se modific devenind autoantigene, generatoare ale conflictelor autoimune;

2) izoantigenele cuprind antigenele de transplantare comune orga-nismelor identice din punct devedere genetic, care aparin unei linii genetic pure (inbred). Verificarea puritii genetice a unei

populaii de organisme se face prin transplantul de piele. Dac grefa este acceptat, organismelerespective aparin aceleiai linii inbred. Termenii izoantigeni inbrednu au coresponden

pentru populaia uman;

3) aloantigenele (alos = altul) includ molecule care, dup injectare declaneaz rspunsul imun laorganisme ale aceleiai specii, dar diferite genetic, de organismul donor. Aloantigenele suntinegal rspndite la indivizii unei specii i induc rspunsul imun la organismele care nu posedantigenul respectiv. Aloantigenele se evideniaz dup imunizarea unui organism, cu o suspensiecelular provenit de la organisme ale aceleiai specii, dar aparinnd unui alotip diferit;

4) heteroantigenele (xenoantigene, xenos = strin) includ molecule care se gsesc n/pe celuleletuturor indivizilor unei specii i care se comport ca antigene fa de organismele altei specii.Heteroantigenele se evideniaz prin sinteza anticorpilor fa de antigenele celulelor provenite dela un organism al unei specii diferite.

Celulele unei specii diferite aduc n organismul receptor nu numai heteroantigene, ci ialoantigene i chiar autoantigene. De aceea injectarea unui heteroantigen este una dintre cele maiutilizate metode pentru a induce sinteza autoanticorpilor.


25/468

Antigenele de organ sunt molecule specifice care confer particularitile biochimice ifuncionale ale celulelor unui organ. De exemplu, proteinele hepatice sau ale glandei mamaredifer de proteinele esutului renal al aceluiai organism.

Antigene artificiale

La origine, antigenele artificiale sunt antigene naturale, modificate chimic prin cuplarea, cel maiadesea covalent, cu una sau mai multe molecule mici, care le confer o nou individualitateantigenic i o nou specificitate de combinare cu anticorpii, n raport cu molecula de origine.

Antigenele artificiale s-au obinut, n principal, pornind de la moleculele proteice. Prin legarea

moleculelor proteice cu diferite haptene s-au obinut trei tipuri de antigene artificiale:

a) conjugate hapten-protein, prin reacia de diazotare, iodurare i respectiv substituienucleofil;

b) conjugate protein-protein, prin intermediul unor ageni bifunc-ionali de legare (diizocianaiii carbodiimidele);

c) proteine legate de suporturi insolubile, prin reacia de diazotare sau prin intermediulcarbodiimidelor.

a) Conjugatele hapten-protein au fost utilizate de Landsteiner, n studiile cu privire lamecanismele rspunsului imun. In conjugate, haptenele ndeplinesc rolul de epitopi (gruprideterminate de specificitate), iar mole-culele proteice au rolul de carrier. Rspunsul imun nu esteorientat strict fa de epitopii haptenici, ci i fa de determinani antigenici ai gruprii carrier.

Cuplarea hapten-purttor necesit existena unei grupri reactive a haptenei, care s se legecovalent cu gruprile funcionale ale purttorului, cu condiia pstrrii integritii funcionale acelor doi reactani. Haptenele se pot cupla cu purttori foarte diveri, dar proteinele naturale(albumina, globulinele) furnizeaz conjugate foarte imunogene.

Landsteiner a cuplat amino-benzen-sulfonatul cu molecule proteice, prin reacia de diazotare i aobinut azoproteine:


26/468

Dup cuplarea haptenei cu Tir, His sau Lys din structura unei proteine, rezult un antigenartificial care induce formarea a dou categorii de anticorpi cu specificiti diferite, dup cumreacioneaz cu haptena, sau cu molecula purttor.

Conjugatele azoproteice au permis studiul influenei configuraiei spaiale a haptenei, asupraspecificitii antigenice. Gruparea sulfonat a fost legat n poziia orto, meta sau para a hapteneiaminobenzen. Antiserurile obinute au specificitate fa de fiecare izomer. Izomerul meta al

aminobenzen-sulfonatului, cuplat cu proteina, pstreaz capacitatea de a precipita cu anticorpiispecifici fa de proteina nativ, n timp ce conjugatele cu izomerii orto- i para- dau reaciefoarte slab de precipitare. Concluzia este c izomerii de poziie induc modificri sterice(conformaionale) ale haptenei.

Conjugatele hapten-protein se pot obine prin reacia de iodurare. Proteinele puternic ioduratei modific specificitatea antigenic. Ele induc sinteza anticorpilor care dau reacii ncruciatede precipitare cu proteinele iodurate heterologe. Semnificaia este c prin iodurare, proteinele i

pierd specificitatea antigenic. Toate proteinele iodurate induc sinteza anticorpilor fa de ogrupare iodurat, n special fa de tirozina iodurat, indiferent de specificitatea gruprii purttor.

O alt reacie de obinere a conjugatului hapten-protein este cea de substituie nucleofil. Celemai folosite haptene sunt 2,4-dinitrofenolul(DNP) i 2,4,6-trinitrofenolul(TNP).

Mecanismul molecular al cuplrii este urmtorul: un atom de H din gruparea OH- , NH2+ sau S-SH a proteinei, este nlocuit de gruparea haptenic prin eliminarea apei. Proteina pierdeelectroni, iar nucleul benzenic i accept. Gruprile donoare de electroni sunt OH- , NH2+, S-SH.


27/468

Gruprile DNP i TNP sunt cuplate cu proteina purttor sub forma 2,4-dinitrobenzen-sulfonatuluide Na, a 2,4,6-trinitrobenzen-sulfonatului de Na sau subforma derivailor halogenai.

Reacia dintre o protein i 2,4-dinitrobenzen-sulfonatul de sodiu ilustreaz mecanismul atacului

nucleofilic, reacie n care proteina cedeaz electroni, iar nucleul benzenic i accept.

b) Conjugatele protein-protein se obin prin intermediul agenilor bifuncionali de legare:diizocianaii i carbodiimidele. Deoarece gruprile ciano au reactivitate diferit, reacia decuplare se realizeaz n trepte. De exemplu, gruparea din poziia 4 a toluilen-diizocianatului estemai reactiv dect gruparea ciano din poziia 2. Aceasta permite ca una dintre proteine s secupleze n poziia 4, iar ulterior, ntr-o nou etap a reaciei, cea de a II-a protein se va cupla lagruparea ciano din poziia 2:

Carbodiimidele, utilizate ca ageni bifuncionali pentru cuplarea proteinelor, sunt considerateanhidride simetrice ale ureii:

H2N C NH2 HOH


28/468

O HN = C =NH H2N C 4 N

Uree Carbodiimida simetric Cianamida asimetric

Carbodiimidele pot fi substituite simetric sau asimetric cu molecule proteice:

R1N = C = NR1 sau R1N = C = NR2.

Agenii bifuncionali de cuplare permit obinerea conjugatelor proteice (conjugate anticorpi-feritin, insulin-albumin), dar se folosesc i ca mediatori ai legrii diferitelor molecule proteice

pe suprafaa eritrocitelor.

Marcajul cu feritin este deosebit de important din punct de vedere practic, deoarece se folosetepentru evidenierea electrono-optic, la nivelul membranei, a diferitelor molecule proteice.

c) Conjugatele protein-suport insolubil se obin prin cuplarea proteinelor cu un suport insolubil,prin reacia de diazotare, prin intermediul carbodiimidelor sau al BrCN. Ca suporturi insolubilese folosesc derivai celulozici: sephadex, sepharoza, agaroza etc. Legarea proteinei de suport,

prin reacia de diazotare, se face prin intermediul tirozinei, lizinei, histidinei, triptofanului sauargininei.

Conjugatele anticorpi-suport insolubil se numesc imunosorbeni i sunt folosii cu o eficiendeosebit pentru purificarea proteinelor dintr-un amestec, datorit specificitii lor de combinarecu anticorpii corespunztori, fixai ntr-o coloan de material inert. Antigenul complementarspecificitii de legare a anticorpului fixat n coloan, se leag necovalent de imunosorbent, dupcare poate fi eluat cu un agent chimic.

Anticorpii pot fi imobilizai pe un suport insolubil, prin tratamentul cu un agent de legarencruciat (glutaraldehid), dar multe din situsurile reactive pt fi denaturate sau rmn ascunse.Fig. 4. Principiul funcional al imunosorbenilor utilizai n cromatografia de afinitate. Coloanaconine sefaroz, pe care sunt fixate moleculele de anticorp. Amestecul de antigene este trecut

prin coloan, unde va fi reinut numai antigenul care recunoate specific anticorpul fixat.


29/468


30/468

imunogene, datorit incapacitii organismului de a cataboliza polimerul. Polipeptidele sintetices-au dovedit a fi foarte utile n studiile de imunochimie, cu privire la:

- determinarea mrimii gruprii determinante de specificitate i indirect, a situsului de

combinare a anticorpilor specifici;

- rolul dimensiunilor moleculei asupra proprietilor de imunogenitate;

- rolul configuraiei spaiale a moleculei n conferirea proprietii de imunogenitate;

- identificarea epitopilor secveniali i conformaionali.

p

8

p

p

Determinanii antigenici


31/468

De cele mai multe ori, antigenele sunt macromolecule complexe sau chiar celule ntregi, darrspunsul imun, dup injectarea lor n organism, este orientat predominant fa de situsuri

discrete, strict limitate ale antigenului, denumite grupri determinante de specificitate (gds),situsuri antigenice, determinani antigenici sau epitopi.

Epitopul este regiunea limitat a antigenului care induce un rspuns imun specific, se combin cusitusul activ al moleculei de anticorp i determin specificitatea reaciei antigen-anticorp.

Antigenele proteice prezint cea mai mare diversitate de epitopi, att n privina compoziiei

chimice, ct i a configuraiei spaiale. Studiile de cristalografie cu raze X permit identificareaatomilor individuali ai unei molecule i determinarea mobilitii lor, exprimat n factori detemperatur atomic. Factorii de temperatur ridicat corespund regiunilor moleculare cumobilitate nalt (regiuni calde). In molecula proteic, epitopii corespund zonelor moleculare cuo mobilitate nalt a atomilor. La temperatura biologic, aceste secvene necesit cantiti mici deenergie, pentru a trece dintr-o conformaie n alta. Invers, regiunile moleculare cu mobilitateatomic redus au factori termici de valoare sczut (regiuni reci) i necesit o cantitate maimare de energie pentru schimbarea conformaiei. Adeseori, epitopii antigenici sunt localizai nregiunile calde ale moleculei.

Capacitatea unei regiuni a moleculei de antigen de a funciona ca epitop (adic de a stimularspunsul imun) se numete imunopoten.

Mrimea gruprii determinante de specificitate s-a apreciat indirect prin determinarea mrimiihaptenei capabil s umplcomplet situsul de combinare al anticorpului. n acest scop s-autilizat sistemul dextran-antidextran, ntr-o reacie de precipitare. Dextranul cu greutate

molecular de 50 kD este imunogen i prin injectare repetat la iepure, se obine serul imun anti-dextran. Artificial se prepar oligozaharide cu dimensiuni controlabile. Reacia de precipitaredextran-anticorpi specifici este inhibat progresiv de oligozaharidul de glucoz i este completn prezena hexazaharidului. Oligomerul cu 6 resturi de glucoz corespunde celui mai bun ligandcare se cupleaz cu anticorpii anti-dextran (ligandul este orice molecul capabil s formeze uncomplex cu o alt molecul). Heptazaharidul, ca i oligozaharidele cu mai puin de 6 resturi deglucoz inhib mai puin eficient reacia de precipitare a sistemului dextran-antidextran.

Fig. 5. Oligozaharidul format din 6-7 resturi de glucoz, blochez cu cea mai mare eficien,reacia de precipitare dintre dextran i anticorpii specifici antidextran. Oligozaharidele mai mari

sau mici nu se combin eficient cu anticorpii i inhib ntr-o msur progresiv mai mic reaciade precipitare cu dextranul.


32/468

Cercetri similare s-au fcut cu homopolimeri de aminoacizi (poli-Lys, poli-Ala), legai deproteine purttor. Serul imun obinut pe iepure, fa de aceste conjugate, conine predominant

anticorpi specifici fa de haptena homopolimeric. Reacia de precipitare dintre serul specific iconjugatul hapten-protein, este inhibat de pentamerul de alanin, ceea ce denot c acesta seleag cu cea mai mare afinitate de situsul de combinare al anticorpului. Pentamerul corespundemrimii epitopului antigenic al conjugatului i reflect, indirect, mrimea situsului de combinareal anticorpilor specifici.

n concluzie, mrimea unui epitop polizaharidic corespunde la 6-8 uniti monomerice, iar pentruantigenele proteice, epitopul are 4-6 aminoacizi.

Valena antigenului s-a definit convenional prin numrul de epitopi ai unui antigen. Numrul deepitopi ai unei molecule antigenice variaz n raport cu mrimea i complexitatea sa structural.

Valena se evalueaz prin numrul moleculelor de anticorp care reacioneaz cu o molecul deantigen. Pentru evaluarea numrului de epitopi ai unui antigen, trebuie avut n vedere cmolecula de anticorp este bivalent (leag doi epitopi), dar i faptul c un antiser nu conine

anticorpi fa de toi epitopii unui antigen.

Studiile privind reacia antigen-anticorp in vitro, au condus la concluzia existenei a trei tipuri devalene antigenice (epitopi):

- valenele funcionale conformaionale sunt conferite de epitopii conformaionali, situai lasuprafaa moleculei native de antigen i sunt accesibili sistemelor imunitare de recunoatere

specific a moleculei. Numrul lor este proporional cu greutatea molecular a antigenului i estedependent de complexitatea conformaional a moleculei. Un situs antigenic, teoretic, s-ar gsi lafiecare cteva mii de daltoni;

- valenele funcionale interne sunt reprezentate de epitopi interni, care, n molecula nativ suntinaccesibile sistemului imunitar. Ele devin funcionale, in vivo, dup degradarea parial amoleculei, n celulele care prelucreaz antigenul;


33/468

- valene nefuncionale, reprezentate de epitopi criptici care nu devin funcionale dupprelucrarea antigenului in vivo, dar se pot releva dup clivarea enzimatic in vitro a moleculei.

Numrul total al epitopilor unui antigen nu se cunoate, dar se poate evalua cu aproximaie, dup

degradarea parial a moleculei de antigen. De exemplu, albumina seric bovin nativ are 6situsuri funcionale conformaionale. Dup scindarea enzimatic menajat in vitro, rezult 9fragmente peptidice, fiecare dintre ele dnd reacie de precipitare cu serul anti-albumin nativ.Pentru ca reacia de precipitare s aib loc, sunt necesari cel puin doi epitopi, ceea ce nseamnc molecula de albumin seric bovin are cel puin 18 epitopi, care devin funcionali dupscindarea enzimatic a moleculei i induc sinteza anticorpilor specifici.

Efectul de carrier

Antigenele prezint o dualitate funcional evident, conferit de faptul c specificitatearspunsului imun este orientat predominant, dar nu exclusiv, fa de gruprile determinante despecificitate. La rndul su, suportul macromolecular (carrier) are proprietatea de imunogenitate,dar confer i un grad de specificitate a rspunsului imun. Rezultatele experimentale cu conju-gate hapten-protein (dinitrofenol-albumin seric) au evideniat c n cazul n care suportulcarrier este nonself, rspunsul imun este mai intens. Antigenul artificial s-a obinut prin cuplareaDNP cu albumina de oarece. Injectarea conjugatului la oarece induce un rspuns imun slab, cu

un titru sczut al anticorpilor anti-DNP(anti-hapten). Conjugatul DNP-albumin seric bovin,injectat la oarece, stimuleaz intens rspunsul imun primar anti-hapten, ceea ce demonstreazc gruparea carrier are rol modulator asupra rspunsului imun.

Rolul gruprii carrier n reactivitatea imunitar a fost evideniat prin evaluarea titruluianticorpilor dup stimularea secundar. Animalele stimulate repetat cu haptena A, cuplat cu

purttorul B, produc un rspuns imun secundar intens, cu anticorpi anti-hapten i anti-carrier.ns, n rspunsul imun secundar, dac stimularea s-a fcut cu haptena A, cuplat cu un carrier

diferit (C) titrul anticorpilor anti-hapten nu crete. Acest fenomen curios s-a denumit

efect decarrier.

Un purttor eficient pentru stimularea rspunsului imun trebuie s fie imunogenic, adic sstimuleze rspunsul celulelor T. Moleculele neimunogene sunt purttori ineficieni ai haptenelor,

pentru stimularea rspunsului imun. Aceasta arat c mecanismele de recunoatere pentruhapten i pentru gruparea purttor sunt diferite.


34/468

Imunizarea cu conjugate hapten-carrier, a indus numai sinteza anticorpilor specifici anti-hapten, dac purttorul a fost un antigen T-dependent. Moleculele neimunogene nu au caliti decarrier pentru haptene.

Efectul de carrierdenot c haptena i epitopii purttorului sunt recunoscui separat, delimfocitele B i respectiv T. Cele dou subpopulaii de celule coopereaz pentru a induce sintezaanticorpilor cu specificitate de hapten.

Factorii care condioneaz

imunogenitatea

Antigenul este o substan nonself, care, la contactul cu celulele sistemului imunitar, declaneazsinteza anticorpilor specifici i a receptorilor celulari cu care se combin in vitro i in vivo.Definiia este nesatisfctoare, pentru c se refer la ce face antigenul, fr s-l defineasc ntermeni proprii. Definirea complet a antigenului este rezultatul nsumrii unei serii de

proprieti, fiecare dintre ele fiind o condiie necesar a imunogenitii, dar nu i suficient.

Condiiile imunogenitii au fost deduse prin studii experimentale, utiliznd antigene artificiale isintetice.

1. Caracterul strin al moleculei este condiia major a imunogenitii. O molecul nonself estecu att mai imunogen, cu ct este mai diferit de moleculele organismului receptor. In esen,caracterul nonself al unei molecule nu este strict dependent de raporturile taxonomice ale

organismului donor cu cel receptor de antigen, ci este consecina deosebirilor de structurmolecular.

Cele mai multe proteine ale unei specii sunt nonself pentru alte specii, dar uneori, proteineleomologe ale unor specii sunt lipsite reciproc de imunogenitate. De exemplu, hemoglobina de calnu este imunogen pentru iepure, dei celelalte proteine de cal sunt imunogene. Caracterulnonself nu implic n mod obligatoriu existena unor molecule cu totul noi, nentlnite laorganismul receptor, ci numai modificri minime ale moleculei, conferite de existena ctorva

aminoacizi diferii n anumite poziii ale catenei proteice. Pentru restul secvenei, moleculanonself poate fi asemntoare proteinelor proprii organismului receptor de antigen. Micilediferene de secven a aminoacizilor, au rolul de epitopi. De regul, proteinele aprute timpuriu


35/468

n evoluie au un grad superior de asemnare chimic interspecific i sunt slab imunogenepentru speciile nrudite (de exemplu, albumina seric), iar cele aprute mai trziu (de exemplu,globulinele serice) sunt mai heterogene i mai imunogene.

2. Mrimea moleculei influeneaz imunogenitatea moleculelor nonself. Pentru a fi imunogen, omolecul trebuie s aib dimensiuni care s depeasc un prag limit. Moleculele cu o bunimunogenitate sunt mai mari de 10 kD. Cu ct o molecul este mai mare, cu att numrulepitopilor si este mai mare. Secvenele de aminoacizi cu rol de epitopi au ansa repetrii de maimulte ori ntr-o molecul mai mare. Proteinele mari (de exemplu, ovalbumina 40 kD, albuminaseric - 70 kD, hemocianina 6000 kD) sunt foarte imunogene, iar cele cu molecul mic(insulina 5,7 kD, histonele 6 kd, glucagonul 3,5 kD) sunt puin imunogene. Glucagonuleste cea mai mic molecul natural fa de care s-au obinut anticorpi, iar cea mai micmolecul sintetic imunogen este un polipeptid de 1,4 kD.

Pentru polizaharide, limitele minime pentru imunogenitate sunt mai mari. Dextranii suntantigenici dac au peste 50 kD, cu variaii mari de rspuns imun de la o specie la alta (omul ioarecele rspund bine, cobaiul foarte puin).

Moleculele mici neimunogene sau slab imunogene pot dobndi o imunogenitate optim, dupadsorbia pe particule inerte de colodiu, caolin sau de crbune. Acestea au rol de purttori i

asigur creterea taliei moleculare.

3. Complexitatea molecular. Dimensiunile mari ale unei molecule nonself nu sunt totdeaunasuficiente pentru a-i conferi imunogenitate. De exemplu, moleculele de polimeri sintetici (poli-acrilamida, nylonul) sunt foarte mari, fiind formate dintr-un numr mare de monomeri repetitivi,dar nu sunt imunogene pentru c nu au complexitatea molecular minim necesar.

Moleculele naturale, n special proteinele au un grad nalt de complexitate, datorit diversitiimonomerilor componeni. Fiecare tip de molecul proteic are o configuraie tridimensionalunic, determinat de secvena specific de aminoacizi.

Proteinele globulare au cea mai mare complexitate antigenic, derivat din configuraia lorteriar. Ele posed epitopi exprimai pe suprafaa moleculei native, accesibili fenomenului derecunoatere de ctre celulele sistemului imunitar i epitopi interni, care pot stimula rspunsulimun, dup clivarea enzimatic a moleculei n celulele specializate pentru prelucrarea

antigenelor. De exemplu, serul imun anti- albumin seric bovin precipit cu fiecare din cele 9fragmente peptidice rezultate prin clivajul enzimatic al moleculei native, ceea ce sugereaz c in


36/468

vivo, molecula este scindat i astfel se relev epitopi interni, fa de care se sintetizeazanticorpi specifici.

Complexitatea unei molecule nu depinde numai de diversitatea monomerilor, ci i de secvena

lor i de efectul secvenei asupra structurii secundare, teriare i eventual quaternare a moleculei.

4. Starea fizic a antigenului. Imunogenitatea unei molecule este condiionat de o anumitrigiditate a epitopilor si. Lipsa rigiditii ar explica imunogenitatea redus a gelatinei, o proteindenaturat, derivat din hidroliza colagenului, foarte bogat n glicocol (21-35%).

n mod obinuit, rotaia liber a unei molecule are loc numai ntre C i legtura peptidic.

Glicocolul nu realizeaz ramificaii ale catenei polipeptidice n poziia C , ceea ce face camolecula de gelatin s prezinte rotaii libere n jurul axului longitudinal. Gelatina are o

proporie foarte mic de aminoacizi aromatici (Tir, His), iar cisteina i triptofanul lipsesc.Legarea

L-Tir, n proporie de 2% mrete gradul de imunogenitate a gelatinei. Complexul induce sintezaanticorpilor care precipit gelatina nativ.

5. Solubilitatea. Condiia solubilitii unui antigen pentru a fi imunogen este sugerat deurmtarele observaii:

- polimerii macromoleculari sintetici care nu sunt solubilizai, adic nu sunt hidrolizai, suntlipsii de imunogenitate;

- organismele cu echipamente enzimatice hidrolitice mai active (oarece) elaboreaz un rspuns

imun mai amplu fa de un antigen greu solubil(de exemplu, polizaharidul de pneumococ), nraport cu organismele care hidrolizeaz mai greu (de exemplu, iepurele);

- antigenele corpusculare (celule, virioni) devin imunogene dup solubilizarea i eliberareacomponentelor imunogene n macrofag, unde are loc degradarea menajat a antigenelor.

Hidroliza enzimatic a antigenului nu este totdeauna o condiie prealabil obligatorie a

imunogenitii. Studiile cu antigene sintetice au artat c, n momentul recunoaterii de ctrecelulele sistemului imunitar, o parte a epitopilor sunt intaci, identici cu aceia ai moleculei native.


37/468

6. Accesibilitatea determinanilor antigenici. Pentru ca un epitop s fie imunogen, trebuie s fieexpus la suprafaa moleculei, pentru a fi accesibil mecanismelor de recunoatere imunitar. Deexemplu, un polimer de L-Lys, cu rol de purttor pentru tripeptidul Tir-Ala-Glu este imunogen.Dup mascarea epitopilor tripeptidici cu catene de poli-Ala, molecula i pierde imunogenitatea.

Fig. 6. Rolul accesibilitii determinanilor antigenici n imunogenitate. Copolimerulmulticatenar format din acidul L-glutamic (G) i tirozina (T), legat prin intermediul poli L-alaninei (A-A), de purttorul polilizin este imunogen. Acelai copolimer, legat direct de

purttorul polilizin, dar mascat de polialanin, este neimunogen.

7. Configuraia spaial a moleculei este un factor decisiv pentru imunogenez. Studiile privind

imunogenitatea antigenelor sintetice, au evideniat c cel mai adesea, anticorpii se formeaz fade o anumit secven de aminoacizi, care are rol de epitop. Dar, uneori, anticorpii sunt specificifa de configuraia spaial a unui determinant antigenic. Concluzia a reieit din specificitateadistinct a anticorpilor fa de dou polipeptide sintetice cu aceiai compoziie chimic, dar cuconfiguraii spaiale diferite. In primul caz, determinantul antigenic este tripeptidul Tir-Ala-Glu,legat de un polimer sintetic, cu rol de purttor. La iepure, se sintetizeaz anticorpi specifici fade tripeptidul Tir-Ala-Glu.

n al II-lea caz, prin polimerizarea tripeptidului se obine o molecul cu structura periodic asecvenei Tir-Ala-Glu, care dobndete configuraie -helical. Dup imunizarea iepurelui, sesintetizeaz anticorpi care precipit moleculele cu structur spaial -helical, dar nu precipittripeptidul simplu. Pe baza acestor observaii, M. Sela recunoate existena a dou tipuri dedeterminani antigenici:

- determinani secveniali, a cror specificitate este dat de secvena subunitilor componente(aminoacizi, monozaharide), indiferent de structura spaial a moleculei. Epitopii secveniali sunt

comuni pentru toate polipeptidele care au secvene de aminoacizi identice sau asemntoare iexistena lor este o surs a reaciilor imune ncruciate; Fig. 7. Tipuri de epitopi. Epitopisecveniali i conformaionali, continui i discontinui.

- determinani antigenici conformaionali, a cror specificitate deriv din configuraia spaial amoleculei. Epitopii conformaionali sunt de dou feluri: continui i discontinui. Cei discontinuisunt formai din regiuni distincte ale moleculei, care ajung n juxtapoziie cnd molecula se

pliaz n configuraia sa nativ.


38/468

Meninerea integritii determinanilor conforma-ionali este condiionat de integritatealegturilor S-S. Dup fragmentarea enzima-tic a moleculei, epitopii conformaionali discontinuii pierd integritatea i semnificaia funcional, iar cei continui au o soart variabil: i pierdsau i pstreaz configuraia avut n molecula nativ.

Importana epitopilor conformaionali a fost evi-deniat pentru molecula de lizozim din albuulde ou de gin. Bucla format de aminacizii 64-80 este nchis de o legtur S-S ntre douresturi de cistein. Secvena buclei a fost sintetizat artificial i legat de polimerul Ala-Lys, curol de carrier. Complexul format induce sinteza anticorpilor la iepure, specifici fa de aceastsecven, dar dau reacie de precipitare i cu molecula nativ de lizozim. Fig. 8. Bucla formatdin aminoacizii 64-80 ai secvenei moleculei de lizozim din albuul de ou, formeaz undeterminant conformaional.

n general, anticorpii care se sintetizeaz fa de antigenele proteice naturale au specificitate, nprimul rnd, fa de epitopii conformaionali i mai rar fa de cei secveniali, ceea ce denot csistemul imunitar recunoate molecula nativ sau regiuni ale ei, cu configuraia spaial iniial.

n concluzie, studiul antigenelor sintetice a avut un rol decisiv pentru definirea condiiilor deimunogenitate. Polizaharidele sunt molecule cu o slab imunogenitate, corespunztoare unei

complexiti moleculare limitate. Acizii nucleici i lipidele sunt molecule neimunogene n starenativ, dar dup cuplarea cu un suport proteic, ndeplinesc rolul de haptene i devin foarteimunogene. Din aceast cauz, nucleoproteinele i lipoproteinele sunt antigene foarte eficiente.Proteinele native sunt imunogene, dar pentru exprimarea la un nivel superior a acestei

proprieti, trebuie s ndeplineasc condiiile enumerate. Acestea, luate n parte, sunt necesare,dar nu suficiente. O bun imunogenitate este rezultatul cumulrii unui numr ct mai mare decondiii.

Un antigen ideal trebuie s fie greu degradabil (pentru o persisten ct mai lung n organism),s fie timodependent i s aib un numr ct mai mare de semnale imunogene (epitopi),conectate ntr-un ansamblu funcional, denumit imunon.

Antigene endogene

Antigenele endogene sunt componente celulare i tisulare proprii (self), fa de care, n condiiinormale, sistemul imunitar nu manifest reactivitate. Totui, unele componente tisulare, n


39/468

anumite condiii, pot s stimuleze reactivitatea imunitar. Se disting dou categorii de antigeneendogene: 1) antigene sechestrate (mascate) i 2) antigene alterate.

Antigenele sechestrate sunt substane cu localizare intracelular i de aceea nu sunt accesibile

sistemului imunitar pentru a fi recunoscute n cursul dezvoltrii ontogenetice. Sub aciunea unorfactori (fizici, chimici, biologici), inductori ai unor procese de liz celular, moleculele culocalizare intracelular se pot elibera i sunt recunoscute ca nonself de sistemul imunitar. Deexemplu, anticorpii antimitocondriali care caracterizeaz ciroza biliar primitiv, se sintetizeazdup liza unor celule i eliberarea acestor organite.

Alteori, unele componente tisulare sunt separate de sistemul imunitar, prin bariere anatomice:

- proteinele cristalinului, delimitate de cristaloid, se elibereaz n cursul interveniilorchirurgicale, dup traumatisme care sparg capsula sau dup afeciuni care permeabilizeazcristaloida. Ele sunt recunoscute ca molecule nonself i stimuleaz rspunsul imun anti-cristalin,ce poate afecta irisul, procesele ciliare i coroida;

- proteinele spermatice, n strile de spermostaz, induc sinteza local a autoanticorpilor nstructurile epididimului. Anticorpii recunosc specific un antigen al spermatozoizilor i rezultatul

este imobilizarea sau chiar aglutinarea, cu consecina sa, sterilitatea imunitar;

- caseina din lapte poate stimula reactivitatea autoimunitar.

Antigenele alterate sunt molecule normale ale suprafeei celulare, legate de membran, care, dindiferite cauze(uzur fiziologic sau sub aciunea diferiilor factori fizici, chimici, biologici) imodific structura chimic i sunt recunoscute ca molecule nonself. De exemplu, unele

medicamente, dup legarea cu diferite molecule din plasm sau de pe suprafaa eritrocitelor, lemodific conformaia nativ i acestea sunt recunoscute ca nonself. Virusurile induc sinteza ncelula infectat, a antigenelor proprii, dar adeseori moleculele specific virale determinmodificarea unor molecule self, care sunt recunoscute ca molecule strine i iniiaz conflictulautoimun.

n condiii normale, antigenele sechestrate i alterate sunt neutralizate i eliminate, frconsecine patologice. n 1900, Ehrlich a formulat conceptul horror autotoxicus, care semnific

preponderena aciunii mecanismelor homeostatice. In condiiile unei reactiviti imunitarecrescute, activarea rspunsului imun fa de aceste componente chimice are drept consecine,declanarea maladiilor autoimune, considerate ca fiind expresia patologic a funciei imunitare.


40/468

Antigene heterofile

Antigenele heterofile sunt substane neidentice, dar nrudite chimic, prezente la numeroase speciide organisme: om, animale, plante, microorganisme. Particularitatea dominant const n faptul

c ele induc sinteza anticorpilor care dau reacii ncruciate: anticorpii specifici fa de unantigen al grupului heterofil, reacioneaz (ntr-o reacie de precipitare sau de aglutinare) cuoricare dintre antigenele grupului.

Prototipul antigenelor heterofile este antigenul de tip Forssman, descoperit n 1911 n esuturilede cobai. J. Forssman a descoperit c serul imun obinut prin imunizarea iepurelui cu omogenattisular de cobai, aglutineaz eritrocitele de berbec. Este o reacie ncruciat, pe care autorul adenumit-o reacie heterolog. Termenul heterologs-a pstrat pentru reaciile ncruciate

previzibile, pe care le manifest diferite antigene nrudite (de exemplu, albumina seric de om ide primate). Denumirea heterofils-a atribuit reaciilor ncruciate pe care le produc antigenenenrudite.

Regnul animal poate fi mprit n specii Forssman pozitive (cobai, hamster, oarece, oaie, capr,cal, pisic, cine, pui de gin etc.) i specii Forssman negative (om, iepure, obolan, maimue,

bou, gsc). Nici unele nici altele nu au vreun grad de nrudire genetic.

Absena antigenului Forssman pe suprafaa celulelor tisulare la iepure, este foarte important dinpunct de vedere practic. Serul imun anti-antigen Forssman se obine prin imunizarea iepurelui cuo suspensie de hematii de berbec. In contact cu hematiile de berbec, serul imun obinut pe iepure,

produce aglutinarea lor, iar n prezena complementului se produce liza. Anticorpii specifici fade antigenele hematiei de berbec dau reacie ncruciat cu antigenele tisulare ale grupuluiForssman, dar i cu antigene de origine bacterian. Antigene de tip Forssman s-au identificatulterior, prin reacii serologice, n celulele unor bacterii patogene (Str. pneumoniae, Shigella,Salmonella) i chiar n celulele microbiotei din tractul digestiv, ceea ce explic prezena

anticorpilor naturali anti-hematie de berbec, n serul uman.

Reaciile imune ncruciate pe care antigenele de tip Forssman le dau cu serul imun obinut fade unul din antigenele grupului se explic prin asemnarea structurii chimice a acestor molecule.Cele mai multe antigene heterofile sunt glicoproteine sau glicolipide, n care gruprile glucidiceau rolul de haptene. Componentele glucidice ale antigenelor heterofile sunt foarte asemntoaredin punct de vedere chimic, chiar dac aparin unor organisme cu poziie sistematic foartediferit. Antigenul Forssman este un glico-sfingolipid, la care determinantul antigenic esteformat din dou resturi de N-acetil-galactozamin.


41/468

Polizaharidele antigenelor de tip Forssman, n stare purificat, nu sunt imunogene, sunt rezistentela fierbere i chiar la autoclavare.

Imunologie Text1

Documents

Transcript of Imunologie Text1