Imunopatogenia si diagnosticul imunologic al infectiilor virale si bacteriene

A efectuat: cursant la ciclul “Cercetari imunologice” Tamara Biciu

 Sistemul imunitar este esenţial pentru supravieţuirea organismelor multicelulare, datoritã agresiunii permanente a agenţilor infecţioşi (microorganisme şi virusuri). Omul adult poartã pe suprafaţa mucoaselor şi a tegumentului, un numãr uriaş de celule bacteriene (circa 1014), mai multe decât propriile celule, unele având potenţialul de a iniţia procese infecţioase. În concepţia modernã, funcţia imunitarã se defineşte ca o proprietate biologicã esenţialã a organismului uman şi animal, care constã în capacitatea de a diferenţia rapid şi specific, substanţele proprii de cele strãine.

Existenţa tuturor organismelor vii este condiţionatã de activitatea unor mecanisme de rezistenţã şi de imunitate, capabile sã protejeze individualitatea lor chimicã, prin mecanisme de recunoaştere şi diferenţiere a substanţelor proprii (self) de cele strãine (nonself)

Celulele bacteriene posedã mecanisme de protecţie a individualitãţii genetice, reprezentate de:

• - fenomenele de restricţie mediate de prezenţa unor sisteme enzimatice specifice (enzime de restricţie), care recunosc moleculele strãine de ADN, le cliveazã la nivelul unor situsuri specifice, rezultând fragmente mai mici, sensibile la acţiunea exo- şi endonucleazelor;

• - fenomenele de reparaţie geneticã dependente de activitatea unor sisteme enzimatice care recunosc modificãrile ADN induse de mutaţii sau de lipsa de fidelitate a mecanismelor de replicare, transcriere şi traducere geneticã, corectându-le fie complet (sistemele error free) sau minimalizând erorile în cazul sistemelor reparatorii predispuse la erori (error prone systems).

La vertebrate, apãrarea este asiguratã de mecanisme complicate celulare şi humorale, de rezistenţã şi imunitate. Funcţia esenţialã a sistemelor de apãrare este protecţia faţã de agenţii patogeni invadatori. Interacţiunea permanentã cu microorganismele are un rol hotãrâtor în dobândirea complexitãţii structurale şi funcţionale a sistemului imunitar. Evoluţia a generat tipuri celulare specializate, tot mai eficiente funcţional, care neutralizeazã, sechestreazã, omoarã sau îndepãrteazã agenţii infecţioşi.

La vertebrate, reacţiile de apãrare sunt rezultatul acţiunii unor factori humorali nespecifici (complement, substanţe bactericide) şi specifici (anticorpi) şi a unor populaţii de celule specializate, cu acţiune nespecificã (fagocite) sau specificã (limfocite).

MECANISME DE APÃRARE ANTIINFECŢIOASÃ

Sistemul imunitar a evoluat şi s-a complexat structural şi funcţional, în condiţiile presiunii selective permanente pe care o exercitã agenţii infecţioşi, ce tind sã invadeze, sã colonizeze şi sã se multiplice în ţesuturi. Structura sistemului imunitar este o reflectare directã a interacţiunilor sale cu diversitatea agenţilor infecţioşi care-l stimuleazã. Cele douã forţe opozante s-au modelat reciproc, într-un conflict constant. Gazdele care nu neutralizeazã agentul infecţios sunt sortite morţii, iar cele care supravieţuiesc sunt mai bine adaptate sã reziste infecţiilor ulterioare.

•Problema heterogenitãţii antigenice a virusurilor şi bacteriilor patogene este importantã nu numai din punct de vedere teoretic, ci este esenţialã pentru aspectul practic al vaccinãrii, deoarece existã riscul stimulãrii rãspunsului imun fãrã eficienţã protectoare.

•Consecinţa stimulãrii unui rãspuns imun ineficient poate fi agravarea maladiei infecţioase sau chiar activarea mecanismelor patogenitãţii autoimune.

RÃSPUNSUL IMUN SPECIFIC ANTIINFECŢIOS

•Rãspunsul imun antibacterian şi antiviral are atât o componentã humoralã cât şi una celularã. Prevalenţa unuia sau altuia dintre cele douã compartimente este diferitã în funcţie de natura agentului infecţios. De cele mai multe ori, predominã rãspunsul imun mediat humoral.

Un rãspuns imun eficient (protector) trebuie sã aibã ca rezultat final, lezarea structurii peretelui bacterian, fungic sau a învelişului viral, prin acţiunea combinatã a anticorpilor şi a proteinelor complementului.

Structura antigenicã a celulei bacterienePeretele celular al bacteriilor gram-pozitive-Uniform, cu pori mici-Grosimea 20-80 nm (până la 300 nm)-Componentul major (40-80%) reprezintă PG (structură reticulată tridimensională)-Componente minore:1. Acizii teichoici (polimeri de glicerol sau ribitol fosfat), fixaţi de N-AGA. Traversează PG şi crează sarcină electrică negativă la suprafaţa bacteriei, asigură transferul de ioni şi fixarea unor proteine, funcţie antigenică. Pot activa complementul pe cale alternativă şi stimula secreţia citokinelor de către macrofage.2. Acizii lipoteichoici: se fixează de MCP şi depăşesc stratul de PG. Funcţii: identic cu acizii teichoici, intervin în adeziunea la celule şi au un efect toxic slab.3. Proteine asociate peretelui celular: proteina A, coagulaza legată (“clumping factor”) şi proteina fixatoare de fibronectină la Staphylococcus aureus, proteina M la Streptococcus pyogenes (rol în adeziune la substrate, protecţie de fagocitoză)4. La unele bacterii G+ (de exemplu: Mycobacterium, Nocardia) peretele conţine o cantitate importantă de lipide sau ceruri, la altele (ex.: streptococi) peretele conţine multe glucide.

Peretele celular al bacteriilor gram-negative

- Grosimea 10-12 nm- Neomogen, format din straturi distincte:1. PG, stratul intern, constituie 1-10% din

masa uscată a peretelui celular. Acizii teichoici lipsesc. Nu exista punţi interpeptidice (structură bidimensională).

2. Membrana externă (ME) – dublu strat lipidic cu proteine înserate (proteine majore – 70%, minore – 30%).

3. Lipoproteinele asigură legătura dintre ME şi PG

4. Lipopolizaharidul (LPZ) – stratul extern al peretelui gram-negativ. Este format din:

- Lipidul A (endotoxină), glicolipid ancorat în ME. Stimulează formarea şi secreţia citokinelor. Determină efectul toxic al bacteriilor G- manifestat în urma lizei celulare.

- Polizaharide complexe, fixate pe lipidul A. Participă în procese de penetrare şi transport a unor substanţe, conferă specificitate de gen (antigenul R)

- La exterior, subunităţi oligozaharidice liniare sau ramificate. Crează sarcină negativă la suprafaţa bacteriei (împiedică fagocitoza, accesul moleculelor toxice), conferă specificitate de specie sau tip (antigenul O)

• Bacteriile cu localizare extracelularã induc un rãspuns imun mediat humoral. Activarea limfocitelor B este rezultatul cooperãrilor celulare macrofag-limfocit B-limfocit Th. In focarul de inflamaţie, bacteriile cu localizare extracelularã determinã formarea abcesului, în care predominã polimorfonuclearele

• Bacteriile cu localizare intracelularã induc, preponderent, un rãspuns imun mediat celular. Persistenţa lor în celulele fagocitare are ca rezultat final, formarea granulomului. Cele mai tipice pentru natura lor imunitarã sunt granuloamele care se formeazã în infecţiile cu M. tuberculosis şi cu M. leprae.

Mecanisme prin care microorganismele evitã apãrarea gazdei

• Infecţiozitatea microorganismelor patogene este dependentã de capacitatea lor de a coloniza ţesuturile gazdei şi de a contracara mecanismele de apãrare ale gazdei. Capacitatea de variaţie rapidã a moleculelor de suprafaţã este o trãsãturã evolutivã comunã în tot spectrul patogenilor. Se cunosc exemple de bacterii patogene care au elaborat mecanisme ce permit variaţia antigenicã rapidã şi eficientã.

RÃSPUNSUL IMUN ÎN INFECŢIILE VIRALE

• Infecţiile virale constituie, încã, o cauzã majorã a morbiditãţii şi mortalitãţii, deşi vaccinarea a redus incidenţa infecţiilor severe (polio, oreion, rujeolã, rubeolã) şi a eradicat variola

•Cunoaşterea mecanismelor rãspunsului imun antiviral este importantã pentru evaluarea problemelor clinice de fond (de exemplu, dinamica rãspunsului imun) şi pentru cãutarea unor noi metode de obţinere a vaccinurilor.

•Antigenele expuse pe suprafaţa virionului sau a celulei infectate, stimulatoare ale rãspunsului imun, se numesc antigene protectoare. Antigenele intrinseci ale virionului, au rol protector nesemnificativ, deoarece nu vin în contact cu sistemul imunitar, decât în cazul în care se sintetizeazã în exces şi se eliminã din celula infectatã.

•Antigenele virale libere sau asociate virionului, stimuleazã rãspunsul imun humoral, iar cele prezentate pe suprafaţa celulelor infectate, stimuleazã rãspunsul imun celular.

•Virusurile care produc infecţii acute, determinã o competiţie între replicarea viralã şi efectorii rãspunsului imun. Rezultatul este însãnãtoşirea sau moartea gazdei.

•Pentru virusurile care produc infecţii cronice, scara de timp este mai lungã. Virionii sau antigenele virale din sânge sau din alte fluide, determinã formarea complexelor Ag-Ac, cu manifestãri patologice secundare. Alteori, anticorpii antivirali şi celulele T activate, pot produce leziuni ale celulelor infectate. Majoritatea manifestãrilor clinice care însoţesc infecţiile virale cronice, sunt consecinţa rãspunsului imun al gazdei, stimulat de antigenele virale.

• În funcţie de mecanismul patogenezei, se disting trei tipuri de virusuri:

• - virusurile care infecteazã mucoasele tractului respirator şi digestiv şi rãmân la poarta de intrare: rinovirusuri, influenza, parainfluenza, virusul respirator sinciţial, enterovirusuri;

• - virusuri care infecteazã şi se multiplicã la nivelul mucoaselor, iar ulterior se disemineazã pe cale sanguinã, limfaticã sau axonalã, pentru a infecta viscerele sau sistemul nervos central: virusul poliomielitei, rujeolic, al oreionului, herpes simplex, pox, virusul hepatitei A;

• - virusuri inoculate direct în sânge, prin muşcãturã, înţepãturã, prin traume, iar de aici se rãspândesc la organele ţintã: HIV, virusul hepatitei B, virusul rabic, virusurile encefalitogene(alfa- şi flavivirusuri).

Rolul anticorpilor în imunitatea antiviralã

Cei mai importanţi anticorpi cu rol protector antiviral sunt cei care au specificitate de combinare faţã de epitopii critici ai suprafeţei virionilor. Legarea anticorpilor cu virionul se face dupã modelul complementaritãţii spaţiale între epitopii antigenelor suprafeţei virale şi situsul de combinare al anticorpilor.

Efectul principal al interacţiunii anticorpilor cu particulele virale, în faza fluidã, este neutralizarea, adicã pierderea infecţiozitãţii virionilor. Pentru producerea efectului neutralizant, este necesarã legarea mai multor molecule de anticorpi, care trebuie sã recunoascã o structurã esenţialã a virionului, denumitã situs critic.

•Un alt efect al interacţiunii anticorpilor cu virionii, in vitro, este agregarea. Fenomenul este dependent de un prag limitã a densitãţii virionilor/unitate de volum. Agregarea virionilor este însoţitã de diminuarea infecţiozitãţii, deoarece chiar în cazul unui mare exces al moleculelor de anticorpi, unele particule virale din interiorul agregatului, rãmân în afara contactului cu anticorpii neutralizanţi şi îşi pãstreazã infecţiozitatea, denumitã infecţiozitate rezidualã sau persistentã.

•Anticorpii se folosesc pentru profilaxia şi terapia infecţiilor virale. Imunizarea pasivã cu ser imun, diminuã riscul infecţiei virale şi se foloseşte în tratamentul infecţiilor stabilizate.

• Imunitatea antiviralã mediatã celular

• În ciclul infecţios al multor virusuri, antigenele sunt expuse târziu pe suprafaţa celulei. In aceste cazuri, rolul protector al anticorpilor este secundar.

• Imunitatea mediatã celular (IMC) constituie mecanismul major al apãrãrii specifice antivirale. Dupã infecţia primarã sau dupã administrarea vaccinului viral atenuat, se activeazã rãspunsul celulelor Tc, care are activitate maximã la 7-10 zile şi scade la 2-3 sãptãmâni dupã infecţie. IMC constituie modalitatea strategicã de protecţie antiviralã, al cãrei efect este liza celulei înainte de încheierea ciclului de replicare viralã.

•TIPURILE DE IMUNITATE DOBÂNDITÃ (ADAPTATIVÃ)

• Organismele dispun de douã categorii de mecanisme de apãrare:

- mecanisme de apãrare specificã, reprezentate de sistemul imunitar;

- mecanisme de apãrare nespecificã sau înãscutã, adicã cele care asigurã rezistenţa sau imunitatea naturalã.

Diagnosticul imunologic al infectiilor bacteriene si virale se bazeaza pe identificarea si aprecierea răspunsului imun umoral (se studiază interacţiunea dintre Ag şi Ac), si aprecierea imunităţii celulare( se determină numărul total de limfocite, subclasele limfocitelor T, se evaluează citokinele, etc. )

VA MULȚUMESC PENTRU ATENȚIA

ACORDATA