DESFURAREA RSPUNSULUI IMUN UMORAL

Sistemul imun specific i-a nceput dezvoltarea acum dou sute de milioane de ani la

peti. Forma cea mai sofisticat este ntlnit la oameni. Rspunsul imun umoral (RIU) este o

component a sistemului specific, eficient mpotriva antigenelor care se afl n spaiul

extracelular. Vaccinarea, care reprezint cea mai important strategie de prevenire a bolilor

infecioase, se bazeaz pe obinerea de anticorpi n titru protector, cu ajutorul RIU. Declanarea

rspunsului imun umoral are ca rezultat activarea limfocitelor B i transformarea acestora n

plasmocite, celule capabile s produc anticorpi.

Rspunsul imun umoral poate fi reprezentat schematic astfel:

Agent patogen + Limfocit B = Plasmocit + Limfocit B cu memorie.

Prin producia de anticorpi, RIU este eficient mpotriva:

Agenilor patogeni i toxinelor care se gsesc n spaiul extracelular.

Microorganismelor intracelulare - virusuri i unele specii bacteriene - care pot fi

recunoscute de anticorpi n faza de replicare, atunci cnd trec de la o celul la alta.

Celulelor care prezint structuri membranare non-self acestea sunt marcate cu

ajutorul anticorpilor pentru a fi distruse ulterior.

Anticorpii rezultai n urma activrii rspunsului imun umoral acioneaz prin 5

mecanisme principale:

Neutralizarea antigenului - este eficient n cazul toxinelor i microorganismelor

intracelulare. Prin legarea anticorpilor este mpiedicat ataarea antigenelor de

receptorii celulelor int.

Opsonizarea - legarea unui numr mare de molecule de imunoglobuline pe

suprafaa antigenului crete semnificativ eficiena procesului de fagocitoz.

Activarea complementului - anticorpii aflai pe suprafaa agenilor patogeni pot

activa cascada complementului. Complementul contribuie la aprarea imun prin

mai multe mecanisme: recrutarea de celule imune, formarea de pori n membrana

bacterian prin polimerizarea C9, opsonizarea suplimentar realizat de ctre

componenta C3b.

Citotoxicitatea celular mediat de anticorpi celulele care exprim pe membrane

structuri non-self sunt eliminate. Imunoglobulinele intermediaz acest proces:

recunosc intele care exprim molecule non-self i n acelai timp activeaz

celulele efectoare.

Aprarea antiparazitar este realizat de IgE, sintetizate ca rspuns la o invazie

parazitar; acestea activeaz mastocitele, care elibereaz substane litice pentru

parazii.

Cele mai importante celule implicate n rspunsul imun umoral sunt:

limfocitele B - sunt celulele care se activeaz i se transform n plasmocite.

limfocitele T helper (n principal subtipul 2) - contribuie n mod esenial la

activarea limfocitelor B.

Limfocitele B se formeaz i matureaz la nivelul mduvei hematogene. Mduva

hematogen elibereaz n circulaie limfocite B naive - celule care nu au venit n contact cu

antigen. Ptrunderea n organism a unui antigen este urmat de recunoaterea acestuia de ctre o

clon specific de LB, care prolifereaz (expansiune clonal) i care se difereniaz n celule

efectorii (plasmocite) i limfocite B cu memorie. n absena contactului cu un antigen, limfocitele

B naive au o durat de via scurt, fiind eliminate n cteva sptmni prin apoptoz. Mduva

este capabil s elibereze numeroase clone de limfocite B, fiecare capabil s recunoasc un

anumit tip de antigen. Se apreciaz c sistemul imun este capabil s genereze un repertoriu care

conine sute de milioane de limfocite B diferite.

Din punct de vedere al necesitaii participrii limfocitelor T helper n cadrul RIU,

antigenele se mpart n:

Timo-independente - antigene care pot declana RIU n absena LT helper (mai

ales antigenele polizaharidice bacteriene). Rspunsul este rapid, fapt important n

infeciile cu microorganisme agresive. Dezavantajul este c aceti anticorpi nu au

aceeai afinitate pentru antigen ca cei rezultai prin participarea LT helper i nu

exist mecanismul de comutarea izotipica, care permite sinteza a diferite clase de

imunoglobuline. In plus, nu se formeaz limfocite B cu memorie.

Timo-dependente - reprezint majoritatea antigenelor. Rspunsul imun declanat

de aceste antigene este mai puin rapid, dar mai versatil i mai eficient. Apar celule

B cu memorie, care permit un rspuns mult mai eficient la un nou contact cu

antigenul (rspunsul imun secundar).

n cadrul rspunsului imun umoral, pentru activarea LB sunt necesare dou etape de

stimulare, indiferent dac antigenul este timodependent sau timoindependent. Primul stimul este

reprezentat de legarea antigenului la receptorul pentru antigen al limfocitelor B (BCR). n cazul

antigenelor timodependente al doilea semnal este urmarea interaciunii LB cu LT helper activate.

Pentru antigenele timoindependente, al doilea stimul este reprezentat tot de interaciunea

cu antigenul:

Unele antigene timo-independente pot activa receptorii PRRs de pe suprafaa

limfocitelor B. Reamintim faptul c rolul receptorilor PRRs n cadrul sistemului

imunitar este de a recunoate structuri nalt conservate ale microorganismelor.

Activarea PRRs atest prezena unui agent patogen n organism.

Antigenele polimerice leag concomitent un numr mare de BCR de pe suprafaa

LB i determin agregarea acestora (cross-linking), cu generarea unui stimul de

activare puternic.

Alte antigene numite mitogene pot activa LB prin legarea de ali receptori dect

cei pentru antigen. Acestea conin numeroase structuri repetitive, ce realizeaz un

fenomen de aglomerare a receptorilor pe membranele limfocitare, care n mod

secundar induce i aducerea n apropiere a receptorilor pentru antigen. n

consecin mitogenele pot activa orice clon de limfocite B, indiferent de

specificitatea antigenic. Activarea respectiv se numete policlonal i este

folosit pe scar larg n cercetarea imunologic. n natur aceast activare se

ntlnete mai ales n infeciile parazitare. Ea reprezint o modalitate prin care

parazitul deregleaz n mod activ mecanismele imune ale gazdei, prin consumarea

unor important de resurse biologice pentru sinteza de anticorpi fr o specificitate

relevant.

ACTIVAREA LIMFOCITELOR T HELPER

Activarea LT helper reprezint un proces esenial n cadrul rspunsului imun fa de

antigenele timo-dependente. Activarea se face prin cooperare cu celulele prezentatoare de antigen

(APC) care preiau, prelucreaz i prezint antigenele. LT nu au receptori pentru captarea antigenelor

native. LT helper de repaus sau virgine se localizeaz n zonele timodependente din organele

limfoide periferice: paracorticala ganglionilor limfatici i PALS intern din pulpa alb a splinei. La

acest nivel se produce stimularea antigenic a LTH, care devin LTH efectoare.

Recunoaterea de ctre LT helper a complexelor antigen - MHC II este realizat de ctre

receptorii TCR - CD3 i coreceptorul CD 4.

Recunoaterea antigenului este asociativ:

are loc o recunoatere a unei structuri nonself (peptidul antigenic) de ctre TCR CD3.

concomitent are loc un proces de recunoatere a unei structuri self (un domeniu constant

al MHC II) de ctre CD 4.

LTH activate au aspectul de limfoblast T. Limfoblatii T sunt celule mai mari, ovale, cu

nucleul mai mare i citoplasm mai mult, cu multe mitocondrii i reticul endoplasmic rugos

dezvoltat. Ei prolifereaz intens n 5-10 cicluri mitotice, din care rezult LT mici, complet

maturate. Ele pot lua dou direcii evolutive:

Majoritatea devin LTH efectoare

Altele devin LTH cu memorie imun sau preactivate. LTH de memorie au capacitatea de a

rspunde foarte rapid i intens la un nou contact cu agenii patogeni ntlnii anterior.

STIMULAREA LB PRIN INTERMEDIUL BCR

Receptorul pentru antigen al limfocitelor B este format din monomeri de imunoglobuline

aflai pe membrana acestora. Aceste imunoglobuline au fost denumite mIg (membrane bound

immunoglobulin). Segmentul intracitoplasmatic al imunoglobulinelor membranare este foarte

scurt: 3 aminoacizi n cazul mIgM i mIgD. Pentru a putea transmite semnale intracelulare,

moleculele de mIg se asociaz cu dou molecule de semnal nespecifice: Ig i Ig.

Moleculele de mIg au aceeai specificitate pentru antigen ca i imunoglobulinele care vor

rezulta n urma activrii limfocitului B pe membrana cruia se afl i transformrii acestuia n

plasmocit. Toate toate clasele de imunoglobuline pot avea rol de mIg, dar cel cel mai important

rol l au mIgM i mIgD.

Receptorul pentru antigen al celulei B are dou roluri n cadrul RIU:

legarea antigenului la BCR determin transmiterea unor semnale

intracitoplasmatice care determin activarea LB.

cu ajutorul BCR, antigenul este internalizat. n interiorul LB, antigenul este

degradat, iar unele peptide rezultate sunt expuse pe suprafaa membranei mpreun

cu molecule ale complexului major de histocompatibilitate de tip II (MHC II).

Astfel, LB are rol de celul prezentatoare de antigen. LB prezint antigen

limfocitelor T helper, realiznd a doua activare a LTH, dup cea efectuat de APC.

Legarea antigenului la BCR duce la creterea numrului de molecule de MHC II

de pe suprafaa limfocitului B, ceea ce determin creterea eficienei LB ca celul

prezentatoare de antigen. Recunoaterea, internalizarea, procesarea i prezentarea

antigenului pe suprafaa membranei mpreun cu MHC II dureaz aproximativ 30

- 60 de minute.

Spre deosebire de macrofage i celule dendritice, care sunt celule prezentatoare universale

de antigen, limfocitele B nu pot recunoate dect un singur tip de antigen, cel care se poate lega

de BCR. Datorit faptului c prezint un receptor specific, limfocitele B sunt capabile s

funcioneze ca APC chiar la concentraii foarte sczute de antigen. Macrofagele i celulele

dendritice necesit concentraii semnificativ mai crescute (de 100 - 10 000 mai mari) dect cele

necesare LB.

STIMULAREA LB DE CTRE LT HELPER

Aceast activare este necesar n cazul antigenelor timodependente. Condiia eseniala

este prezena unor limfocite T helper care s recunoasc acelai antigen ca i limfocitul B

(linked recognition). Aceste limfocite T helper sunt activate iniial prin prezentarea antigenului de

ctre celule specializate (celule dendritice i macrofage). Necesitatea existenei concomitente att

a unui limfocit B ct i a unui limfocit T helper care s recunoasc acelai antigen este un

mecanism de protecie care contribuie la tolerana fa de structurile self. Apariia patologic a

unor limfocitele B autoreactive nu este o condiie suficient pentru apariia unei boli autoimune,

pentru c nu exist limfocite T helper care s le activeze.

LB i LT helper sunt aduse n contact prin interaciunea unor molecule de adeziune

intercelular: LFA - 1 aflat pe suprafaa LTH cu ICAM- 1 de pe membrana LB. Aceast adeziune

iniial permite interaciunea ntre ali receptori care transmit semnale activatoare.

Cele mai importante mecanisme prin care limfocitele T helper activeaz LB sunt:

interaciunea direct a LTH cu LB prin intermediul CD40 L (CD40 ligand sau

CD14) care se afla pe suprafaa LTH cu receptorul CD40 aflat pe pe LB. CD40

aparine familiei factorului de necroz tumoral (TNF) iar CD40L face parte din

familia receptorilor TNF (TNFR).

sinteza ulterioar de interleukine, care sunt eliberate doar n spaiul dintre LB i

LTH i acioneaz n mod specific doar pe limfocitele B cu care LTH vine n

contact.

Se consider c aceast interaciune strns ntre LB i LT helper determin formarea unei

structuri funcionale i morfologice numit conjugatul T - B. LB sufer modificri ale

citoscheletului i reorganizarea aparatului Golgi i a structurii microtubulare, cu orientarea

receptorilor membranari ctre LT helper.

Cooperarea dintre LB i LT helper la nivelul receptorilor descrii mai sus are ca rezultat

transmiterea unor semnale intracitoplasmatice care determin proliferarea LB. Pentru difereniere

sunt necesare semnale suplimentare care sunt oferite de citokine. Semnalele transmise de citokine

determin dac LB se va transforma n celul efectorie (plasmocit) sau limfocit de memorie i

controleaz de asemenea clasa de imunoglobuline sintetizat.

Limfocitul TH subtipul 2 are rolul principal n reglarea rspunsului umoral prin secreia

urmtoarelor citokine:

interleukina 4 (IL-4) - determin sinteza preferenial a IgG1 i IgE.

TGF - beta (transforming growth factor) duce la sinteza de IgG2 i IgA.

Limfocitul TH subtipul 1 are roluri mai reduse n cadrul rspunsului umoral, dar particip

n comutarea izotipic prin eliberarea de interferon , care determin sinteza prefereniala a IgG2a

i IgG3.

RSPUNSUL IMUN PRIMAR I SECUNDAR

Rspunsul imun primar este rspunsul imun care apare la primul contact cu un antigen.

Rspunsul primar are o faz de laten, necesar recunoaterii antigenului de ctre clona specific

(selecie clonal), proliferrii acestei clone (expansiune clonal) i diferenierii n plasmocite sau

celule cu memorie. Procesul de expansiune clonal ncepe cu diviziunea rapid a limfocitelor B

naive care au venit n contact cu antigenul specific. Acestea au capacitatea s-i dubleze numrul

la fiecare aproximativ 8 ore, ceea ce nseamn c dup cteva zile sistemul imunitar dispune de

cteva mii de celule cu acelai receptor pentru antigen. n ambele tipuri de activare

(timodependent i timoindependent) prima familie de anticorpi care este sintetizat este cea a

IgM. IgM sunt foarte utile n primele faze ale infeciei pentru c au multe situsuri de legare i n

consecin au o aviditate mare pentru antigen, iar n acelai timp activeaz foarte eficient

complementul. Afinitatea lor pentru antigen este ns relativ sczut i nu sunt foarte utile pentru

aprarea mucoaselor sau n aprarea antiparazitar.

Faza de laten este urmat de o etap de sintez susinut de anticorpi, n care

concentraia seric a acestora crete exponenial i atinge un nivel maxim, care persist o perioad

variabil. Dup aceast faz de platou, concentraia anticorpilor ncepe s scad treptat (figura 1)

i se stabilizeaz la un nivel variabil, n funcie de particularitile antigenului. Rspunsul imun

umoral primar poate dura de la cteva zile pn la cteva sptmni. Antigenele corpusculate

induc un rspuns mai rapid dect antigenele solubile.

Tipul de anticorp sintetizat ulterior depinde de antigen:

pentru antigenele timoindependente se sintetizeaz n continuare IgM.

pentru antigenele timodependente exist o comutare izotipica semnificativ spre

alte clase de imunoglobuline n afar de IgM.

Figura 1. Dinamica produciei de anticorpi n RIU

Titrul Ig

IgG

RIU primar RIU secundar

IgM

0 10 20 30 40 50 60 70

Timp (zile)

Prima administrare de Ag A doua administrare de Ag

Rspunsul imun umoral secundar se produce la un nou contact cu antigenul, cu condiia

existenei limfocitelor B cu memorie pentru antigenul respectiv. Nu exist rspuns imun secundar

pentru antigenele timoindependente, pentru nu c nu exist limfocite B cu memorie. Rspunsul

imun secundar are o perioad de laten mai redus i se sintetizeaz predominant molecule de

IgG cu afinitate crescut pentru antigen (tabelul I). Titrul de IgG este mult crescut fa de titrul

IgM, pentru c la cooperarea cu APC particip LTH2 mature i numeroase, care stimuleaz intens

clona expansionat de LB. Durata titrului protectiv de imunoglobuline din RIU secundar este

mult mai mare dect n RIU primar, n principal datorit LTH i LB de memorie.

Tabelul I. Caracteristicile comparative ale rspunsului imun umoral primar i

secundar (modificat dup Kuby)

Caracteristica Rspuns secundar Rspuns primar

Tipul de limfocite B LB cu memorie LB naive

Perioada de laten 1 - 3 zile 4 - 7 zile

Timpul dup care se atinge

concentraia maxim de

anticorpi

3 - 5 zile 7 - 10 zile

Intensitatea rspunsului

imun

de aproximativ 10 - 1 000 ori

mai mare dect cea din

rspunsul imun primar

variabil n funcie de antigen

Tipul de antigen care poate

declana rspunsul imun

doar antigene timodependente att antigene

timoindependente ct i

timodependente

Afinitatea anticorpilor

pentru antigen

crescut sczut

Formarea de limfocite B de memorie

Ultima etap a maturrii limfocitelor B este reprezentat de angajarea pe una dintre cele

dou ci posibile: cea de transformare n celule efectoare sau n celule cu memorie. Celulele

efectoare sunt plasmocitele - dup maturarea lor definitiv n organele limfoide secundare ele

migreaz de obicei la nivelul splinei sau n mduva hematogen. Sunt celule cu dimensiuni mai

mari, cu citoplasm bogat i reticul endoplasmic i aparat Golgi foarte bine dezvoltate, ntruct

sintezele proteice sunt intense. Un singur plasmocit poate produce peste 2000 de anticorpi pe

secund. Acest efort de sintez proteic epuizeaz rapid celul, care are n consecin o durat de

via scurt, de doar cteva zile.

Transformarea n celule cu memorie este esenial pentru supravieuirea pe termen lung a

organismelor evoluate i are implicaii practice foarte importante n procesul de vaccinare.

Limfocitele B cu memorie se pot forma doar n urma proceselor de activare T - dependente.

Aceste celule nu se pot deosebi din punct de vedere morfologic de limfocitele B naive. Nu se

cunoate exact mecanismul prin care este luat decizia de transformare n limfocit efector sau cu

memorie. Celulele cu memorie o durat de via foarte lung, de ordinul anilor de zile. Sunt mult

mai numeroase dect limfocitele B naive din care au provenit i se pot activa mult mai rapid,

pentru c nu necesit implicarea limfocitelor T helper.

Imunitatea pasiv asigurat la natere

n timpul dezvoltrii intrauterine mama poate transfera produsului de concepie prin

placenta anticorpi de tip IgG. Acetia sunt transportai prin placent printr-un mecanism activ,

care se bazeaz pe existena la nivelul ftului a unui receptor pentru anticorpi numit Fc RN

(receptor Fc neonatal). Cele mai multe clase de imunoglobuline au un timp de njumtire de

scurt durat, de aproximativ 2 - 4 zile n circulaie. n schimb, imunoglobulinele transferate prin

placent de tip IgG au o durat de via mai mare, cu un timp de njumtire de 3 - 4 sptmni.

Astfel protecia asigurat de ctre aceast familie de imunoglobuline este mai mare i, n funcie

de titrul de anticorpi transferai, poate ajunge pn la 4 - 6 luni dup natere. n aceast perioad

sistemul imunitar al nou-nscutului continu s se maturizeze. n plus, dup natere prin laptele

matern nou-nscutul primete att anticorpi de tip IgG ct i IgA. IgA secretorii de la mam

protejeaz nou nscutul formnd o barier la nivelul mucoasei intestinale, n timp ce IgG pot fi

absorbite n circulaie din lumenul intestinal printr-un proces numit transcitoza. Astfel, laptele

matern poate asigur o protecie local a tubului digestiv dar poate contribui i la imunitatea

sistemic prin anticorpi de tip IgG.