Organismul, ca sistem functional este echilibrat atata timp cat informatia antigenica pe care o primeste, este identica cu cea proprie. Fata de moleculele straine, care se abat de la modelul informational propriu, sistemul imunitar raspunde prin activarea mecanismelor de recunoastere pentru a indeparta moleculele nonself. u9q15qt
Ansamblul fenomenelor complexe in cascada, declansate de interactiunea specifica a sistemului imunitar cu antigenul, in cursul carora celulele imunocompetente se activeaza, prolifereaza si se diferentiaza in celule efectoare si celule de memorie, constituie raspunsul imun.
Functionalitatea sistemului imunitar se suprapune partial, modelului general al arcului reflex, deoarece presupune existenta unui flux informational care corespunde unui excitant specific (Ag) fata de un receptor (limfocitele), o cale aferenta (celulele care inglobeaza si prelucreaza Ag), un organ central (celulele limfoide dintr-un organ limfoid secundar) si efectorii raspunsului imun (anticorpi, celule efectoare).
Asemanarile dintre sistemul imunitar si sistemul nervos se extind si asupra altor particularitati:
-sistemul imunitar este dotat, ca si sistemul nervos, cu "inteligenta" (capacitatea de a receptiona un numar mare de stimuli (adica de a recunoaste un numar mare de determinanti antigenici diferiti) si de a prelucra informatie chimica. Sistemul nervos prelucreaza informatie senzoriala, iar sistemul imunitar recunoaste si prelucreaza informatie moleculara. "Inteligenta" sistemului imunitar se manifesta discontinuu, in functie de agresiunile antigenice asupra organismului;
-"educatia" sistemului imunitar (adica stocarea informatiei antigenice primita prin stimulari repetate), ca si in cazul sistemului nervos, incepe dupa nastere;
-ambele sisteme "invata" prin experienta, pentru ca ambele sunt dotate cu memorie, care poate fi consolidata prin repetarea stimulului. Memoria ambelor sisteme este inscrisa in modificari moleculare persistente ale retelei, dar nu poate fi transmisa la descendenti;
-ambele sisteme sunt organizate dupa modelul unei complexe retele celulare si moleculare.

intre cele doua sisteme exista si deosebiri: sistemul nervos receptioneaza stimuli de orice natura, care actioneaza la nivelul intregului organism, iar sistemul imunitar recunoaste si reactioneaza numai la stimuli de natura moleculara, care tind sa perturbe echilibrul chimic al organismului.
PARTICULARITATILE GENERALE ALE RASPUNSULUI IMUN
Elaborarea raspunsului imun fata de o substanta nonself este un proces fiziologic care se caracterizeaza printr-o mare eficienta si suplete si are urmatoarele particularitati generale:
-functia imuna are caracter adaptativ, care decurge din orientarea specifica a reactiilor sale fata de o substanta nonself. Caracterul adaptativ al raspunsului imun implica mobilizarea unor celule preprogramate care asteapta sa fie activate de un anumit antigen, corespunzator specificitatii lor;
-caracterul foarte economic al functiei imunitare deriva din specificitatea actiunii sale. In timpul raspunsului imun se selectioneaza si se activeaza numai clonele de limfocite care au recunoscut specific epitopii antigenului, toate celelalte clone ramanand disponibile pentru alte interactiuni;
- eficienta functiei imune deriva din caracterul foarte economic al mijloacelor celulare si moleculare pe care le mobilizeaza si din capacitatea de a amplifica efectorii sai, pe doua cai; a) proliferarea masiva (circa 8 generatii celulare) a celulelor selectionate sub actiunea stimulatoare a substantei nonself. Dupa activare se produc modificari functionale calitative ale acestor celule, de diferentiere proliferativa si maturare, rezultatul fiind generarea celulelor efectoare cu mare capacitate de actiune si a celulelor de memorie; b) celulele efectoare produc cantitati mari de molecule de recunoastere, sub forma receptorilor specifici fata de substanta nonself;
-caracterul de retea a celulelor activate in raspunsul imun, conectate prin mediatori moleculari (interleuchine) si care conditioneaza eficienta raspunsului imun;
-celulele sistemului imunitar coopereaza stimulator cu numeroase alte categorii de celule, capabile la randul lor sa confere rezistenta organismului. Cooperarea are loc, inclusiv cu factorii nespecifici (inascuti) ai rezistentei (fagocitele, proteinele sistemului complement, molecule bactericide sau bacteriolitice din plasma);
-raspunsul imun adaptativ necesita o perioada de timp pentru activarea si proliferarea limfocitelor care au recunoscut antigenul, in timp ce reactiile neadaptative sunt prompte;
-raspunsul imun adaptativ asigura protectia organismului si a descendentilor sai, prin transferul placentar al anticorpilor si prin secretia lactata;
-raspunsul imun adaptativ are o proprietate fundamentala unica -memoria imuna - consecinta a experientei antigenice individuale, netransmisibila la descendenti.
Raspunsul imun este rezultatul cooperarii unui numar restrans de tipuri celulare si moleculare.
In functie de predominanta componentei celulare sau moleculare in compartimentul efector al raspunsului imun, se disting doua tipuri de reactivitate imunitara.
1. Raspunsul imun mediat h umoral (RIMH), care se caracterizeaza in esenta, prin sinteza anticorpilor ca molecule efectoare. Efectele RIMH sunt urmatoarele:
-neutralizarea toxinelor si a infectiozitatii particulelor virale -opsonizarea antigenelor celulare(bacterii, celule eucariote) -legarea antigenelor moleculare in complexe Ag-Ac si eliminarea lor.
Imunitatea mediata humoral este transferabila de la un organism la altul prin intermediul serului. RIMH este protector fata de infectiile bacteriene (in special piogene), fata de reinfectiile virale si fata de antigenele moleculare pe care le neutralizeaza.
2. Raspunsul imun mediat celular (RIMC) se caracterizeaza prin aceea ca, dupa patrunderea antigenului, de regula celular, sistemul imunitar mobilizeaza celule specializate, care ataca antigenul tinta. Atacul se realizeaza fie prin contact celular direct intre limfocitele T efectoare si celula tinta, fie prin mediatori moleculari.
Raspunsul imun mediat celular este declansat de antigene care se exprima pe suprafata celulelor:
-antigene virale exprimate pe suprafata celulelor infectate, in special dupa infectia virala primara;
-antigene fungice;
-antigene exprimate pe suprafata celulelor infectate de bacteriile cu localizare intracelulara obligata (Rickettsia, Coxiella, Chlamydia) sau facultativ intracelulara (M. tuberculosis, M. bovis, M. leprae, Brucella sp., Listeria monocytogenes, Francisella tularensis), in special in macrofage;
-antigenele tumorale;
-antigenele celulare din grefele de tesuturi si organe alogenice.
Existenta celor doua compartimente ale raspunsului imun este argumentata de rezultatele experimentale, dar si de observatiile clinice, adevarate "experiente ale naturii", asupra unor indivizi cu afectiuni determinate de incapacitatea RIMH sau RIMC.
Sindromul Di George se caracterizeaza prin aplazia congenitala a timusului si paratiroidelor. Bolnavilor le lipseste reactivitatea fata de antigenele care mobilizeaza IMC si de aceea sunt sensibili la infectiile virale, fungice si la cele produse de bacterii cu localizare intracelulara. Sinteza si titrul Ig serice sunt normale.
Hipo- si agamaglobulinemia congenitala de tip Bruton este o afectiune congenitala determinata de gena tirozin-kinazei, situata pe cromosomul X, care afecteaza diferentierea celulelor limfoide B si produce imunodeficienta X lincata (Xid). Celulele B in sange sunt rare, desi numarul limfocitelor pre-B in maduva osoasa nu este semnificativ redus, ceea ce sugereaza o moarte celulara crescuta la tranzitia pre-B-B. Deficienta clinica consta in incapacitatea de a sintetiza anticorpi si din aceasta cauza, copiii, dupa 3-6 luni de viata, fac infectii repetate si recurente cu bacterii Gram pozitive si prezinta manifestari ale maladiilor autoimune. Reactivitatea IMC ramane nemodificata, pentru ca organismul isi pastreaza rezistenta fata de infectiile virale si fata de bacteriile Gram negative. Separarea celor doua compartimente ale raspunsului imun, humoral si celular, este artificiala, deoarece intre ele este o conditionare reciproca si profunda: anticorpii au functie opsonizanta, favorizand astfel IMC, iar pe de alta parte, IMC este mediata de numerosi factori solubili. Cele doua compartimente interactioneaza sinergie pentru producerea unui raspuns imun eficient. Totusi, separarea este mentinuta deoarece reflecta diferentele fundamentale ale mecanismelor de actiune ale celor doua populatii de limfocite: limfocitele B pentru RIMH si limfocitele T pentru RIMC.
Nici un antigen nu induce un raspuns imun pur, humoral sau celular. Totdeauna raspunsul imun este mixt, cu predominanta unuia sau a celuilalt dintre compartimente.
ETAPELE RASPUNSULUI IMUN
Raspunsul imun este rezultatul succesiunii urmatoarelor etape:
-patrunderea antigenului in organism si inglobarea lui de catre celulele accesorii;
-prelucrarea antigenului si prezentarea epitopilor pe suprafata celulelor accesorii;
-recunoasterea specifica a componentelor nonself si activarea celulelor efectoare;
-producerea efectorilor raspunsului imun.
Patrunderea antigenului in organism se realizeaza pe diferite cai:
-pe cale cutanata
-pe calea circulatiei sanguine
-pe calea mucoaselor(respiratorie, gastro-intestinala si urogenitala).
Epiteliul tegumentar si mucoasele reprezinta o suprafata foarte mare, expusa la o mare diversitate de substante antigenice. Tegumentul este o bariera mecanica fata de cele mai multe antigene, iar mucoasele sunt protejate, in primul rand, de IgA din secretii. Epiteliul tegumentar si epiteliile mucoaselor au rol in fenomenul "excluderii antigenice". Schimbul liber intre mediul extern si cel intern are loc numai in situatii patologice.
Elaborarea raspunsului imun este, in esenta, rezultatul cooperarii a doua categorii de celule: celulele accesorii ale raspunsului imun si celulele limfoide.
Antigenul este recunoscut de celule specializate functional si inglobat, cel mai adesea prin actiunea unor mecanisme nespecifice, de celulele accesorii, cu rolul de a prelucra si de a prezenta antigenul.
Celulele prezentatoare de antigen (CPA)
Celulele accesorii au rol esential in elaborarea raspunsului imun, datorita capacitatii lor de a ingloba substantele straine, de a le prelucra si de a le prezenta limfocitelor, de a fagocita celulele opsonizate si de a sintetiza substante imunomodulatoare. Prezentarea antigenului este treapta obligatorie care precede recunoasterea antigenelor proteice de catre celulele T.
Orice celula care poarta pe suprafata ei molecule CMH poate sa participe la elaborarea raspunsului imun. Celulele prezentatoare de antigen au urmatoarele proprietati: preiau antigenele, le internalizeaza si le prelucreaza; exprima moleculele CMH I si II; exprima moleculele de aderenta care favorizeaza interactiunea cu limfocitele; produc molecule stimulatoare ale cresterii si diferentierii limfocitelor T; elibereaza citochine.
Cele mai importante celule accesorii pentru elaborarea raspunsului imun sunt macrofagele. In vivo, macrofagul participa decisiv la procesul de imunogeneza. Indiferent de calea de patrundere in organism, antigenele sunt captate de celule accesorii, cel mai adesea, de macrofag.
Cea mai mare parte a antigenelor circulante sunt eliminate inainte de a declansa raspunsul imun, in primul rand de celulele Kupffer, localizate pe fata luminala a capilarelor sinusoide din ficat. La nivelul ficatului se elimina circa 90% din totalul antigenelor circulante (bacteriile care strabat bariera mucoasei digestive, endotoxinele absorbite la nivelul colonului, antigenele de origine alimentara).
Alte celule specializate, cu rol major in prezentarea antigenului sunt celulele dendritice si limfocitele B.
Celulele dendritice fac parte dintr-o familie care cuprinde urmatoarele tipuri de celule:
-celulele Langerhans, localizate in epiderm, dar si in mucoase(orala, nazala, esofagiana, bronsica, in mucoasa traheii)
-celulele cu voal, din limfa aferenta
-celulele dendritice, din epiderm, din epiteliile mucoaselor, din organele limfoide si din sange
-celulele interdigitate, din aria paracorticala a ganglionilor limfatici.
Originea acestor celule nu este certa, dar se admite urmatoarea filiatie: monocitul sanguin, celula Langerhans din epiderm, celula cu voal din limfa aferenta ganglionului limfatic, celula dendritica din derm, din organele limfoide si din sange.
Celulele dendritice s-au izolat din organele limfoide si din sange, pe baza capacitatii lor de a adera de suport (ceea ce permite eliminarea limfocitelor din amestec) si de a-si pierde aderenta dupa 24 de ore de cultivare. Rolul lor in prezentarea antigenului este argumentat de faptul ca stimuleaza intens reactia limfocitara mixta.
Celulele dendritice au rol foarte important pentru initierea raspunsului imun. Sunt larg distribuite in tesuturile limfoide si nelimfoide la toate speciile de mamifere studiate. Precursorii celulelor dendritice si ai macrofagelor sunt localizati in maduva osoasa, iar monocitul este un stadiu comun, inainte de diferentierea pe cele doua linii. Monocitul trece in sange, de unde se disemineaza in tesuturile nelimfoide (epiderm, epiteliul tractului respirator, gastrointestinal, urogenital) si se diferentiaza in celula dendritica. in tegument, celulele dendritice si celulele Langerhans formeaza o retea ramificata in tot epidermul. Ele au capacitati optime de captare si prelucrare a antigenelor, care patrund pe cale tegumentara. Dupa maturare, favorizata de citochinele produse local, migreaza din tesuturile nelimfoide, in tesuturile limfoide secundare. Migrarea din epitelii are loc pe cale limfatica, pana in ganglionii limfatici regionali, iar cele din spatiile interstitiale migreaza pe cale sanguina in splina. In timus, celulele dendritice prezinta complexele CMH-peptide, timocitelor care isi dobandesc competenta imunitara, pentru inducerea tolerantei imune.
Celulele acestei familii nu au receptori pentru Fc si nici pentru C3, dar exprima la un nivel ridicat, moleculele CMH I si II.
Celulele Langerhans reprezinta 2-8% din totalul celulelor epidermice si formeaza o retea printre cheratinocitele straturilor profunde. Ele reprezinta celulele dendritice imature si exprima nivele mai mari de molecule CMH II. Sunt capabile sa preia antigenul exogen prin intermediul moleculelor de suprafata, fiind celule prezentatoare de antigen foarte eficiente. Celulele Langerhans pot sa prezinte antigenul local, in epiderm, sau pot sa se mobilizeze, sa paraseasca stratul bazai si sa migreze pe cale limfatica, pana in ganglionii regionali. In timpul migrarii, celulele au prelungiri membranare si se numesc celule cu voal. In ganglionul limfatic, ele se distribuie in aria paracorticala(cortexul profund) si devin celule dendritice si celule interdigitate (o varianta morfologica cu prelungiri mai scurte), avand rol esential in prezentarea antigenelor si activarea limfocitelor T. Celulele Langerhans, celulele cu voal si celulele interdigitate sunt stadii diferite ale liniei celulelor dendritice.
Celulele acestei familii nu au proprietati fagocitare. Totusi, li se atribuie un rol important in procesul prelucrarii antigenelor. Antigenele raman legate la nivelul membranei celulare si sunt prelucrate prin intermediul ectoproteazelor pe care le secreta. Iradierea tegumentului cu raze UV duce la disparitia celulelor Langerhans.
Limfocitul B este celula efectoare a RIMH, dar are si rolul de captare si prezentare a antigenului specific. Eficienta sa in captarea antigenului este maxima, deoarece receptorul imunoglobulinic leaga specific epitopii corespunzatori chiar la concentratii foarte mici, de 1000 de ori mai mici decat cele necesare prezentarii sale de catre macrofag sau de catre celula dendritica.
Limfocitul B recunoaste si prezinta numai antigenele moleculare mici (peptide). Probabil ca proteinele mari nu le sunt accesibile. Exista dovezi ca antigenul peptidic legat la suprafata limfocitului B, prin intermediul receptorului imunoglobulinic specific, este endocitat, prelucrat in compartimentul acid si prezentat in asociatie cu moleculele CMH II, pentru a fi recunoscut de limfocitele T. Limfocitele B exprima nivele relativ inalte ale moleculelor CMH II. Rolul lor de captare si eventual, prelucrare a antigenului este semnificativ la contactul secundar cu antigenul.
Cele mai importante celule, cu functia de captare si prelucrare a antigenului sunt macrofagele si celulele dendritice.
Prima treapta a interactiunii antigenului exogen cu CPA (macrofag, celula dendritica) este legarea nespecifica, necovalenta, cu structuri nedeterminate ale suprafetei celulare. Antigenele din complexele imune sunt recunoscute de CPA prin intermediul receptorilor pentru Fc si C3.
Dupa ce a patruns in organism, antigenul este repede inglobat si depozitat in interiorul macrofagului. Scoaterea antigenului din circulatie are o semnificatie functionala deosebita, deoarece constituie un depozit din care este eliberat treptat si stimuleaza imunogeneza. Antigenul liber in organism poate sa induca una din cele doua stari defavorabile pentru reactivitatea imunitara:

-poate fi eliminat prea rapid din organism, inainte de stimularea raspunsului imun;
-dozele prea mari de antigen liber sunt defavorabile reactivitatii imunitare, prin blocarea raspunsului limfocitelor.
Starea caracterizata prin incapacitatea de raspuns imun a organismului se numeste paralizie imunologica. Este o stare de blocare completa a reactivitatii imunitare prin "inundatie antigenica".
Antigenele moleculare sau particulate cu o buna imunogenitate sunt retinute partial in macrofag sub o forma rezistenta la degradare, pentru perioade mai lungi de timp.
Macrofagele modifica imunogenitatea antigenelor: dupa legarea de macrofag, cele slab imunogene devin mai imunogene, iar cele cu imunogenitate ridicata, dupa legarea de macrofag isi pierd partial aceasta calitate.
Prelucrarea antigenelor
Prelucrarea antigenelor exogene este o etapa obligatorie deoarece limfocitele T (Th si Te) nu recunosc si nu preiau direct informatia antigenica nativa. Limfocitele T recunosc numai informatia antigenica prezentata pe suprafata CPA. Celulele accesorii ale raspunsului imun prelucreaza antigenele moleculare mari si pe cele particulate. Din punct de vedere biochimic, prelucrarea semnifica deplierea, clivarea proteinelor si generarea peptidelor, ca rezultat al unei proteolize partiale. Prelucrarea antigenului exogen de catre celulele prezentatoare, parcurge urmatoarele etape: internalizarea antigenului in veziculele membranare acide; proteoliza partiala; cuplarea cu moleculele CMH; transportul la nivelul membranei plasmatice.
Gradul prelucrarii antigenului este dependent de natura sa. Intervalul de prelucrare este de 45-60 minute. Durata s-a determinat prin inactivarea metabolica a macrofagelor cu paraformaldehida, la diferite intervale de timp dupa contactul cu antigenul.
Experientele cu antigen marcat au evidentiat ca in CPA, materialul imunogen are doua destinatii: o parte este expusa pe suprafata celulei si este recunoscuta de celulele T, iar o alta parte este sechestrata in celula, de unde este eliminata activ in mediul extracelular si este preluata de alte CPA.
Principalul mecanism degradativ care are loc in CPA este proteoliza lizosomala. Concluzia a fost dedusa experimental: amoniacul si cloroquina (substante lizosomotrope) se acumuleaza in lizosomi si blocheaza activitatea enzimelor prin cresterea pH lizosomal. Macrofagele astfel tratate sunt incapabile sa prezinte antigenele proteice sau bacteriene. Cloroquina blocheaza numai etapa prelucrarii antigenului, dar nu si recunoasterea sa de catre limfocitele T, deoarece administrarea ei dupa o ora de la contactul macrofagelor cu antigenul, a ramas fara efect. Cloroquina a blocat prezentarea antigenului de catre celulele dendritice, desi ele nu sunt fagocitare in vitro si au un echipament lizosomal putin dezvoltat. S-a dedus ca ele prelucreaza antigenul la suprafata, prin intermediul ectoproteazelor membranare, desi nu exista dovezi directe in acest sens.
Prezentarea antigenelor si asocierea cu moleculele CMH I nu este sensibila la actiunea substantelor lizosomotrope alcalinizante.
Proteinazele cisteinice (functioneaza prin intermediari covalenti enzima-substrat) sunt importante pentru prelucrarea antigenelor proteice, asa cum s-a demonstrat cu antigene sintetice.
Proteoliza rapida si extensiva este cauza slabei imunogenitati a unor antigene (sau chiar a absentei imunogenitatii). Unele antigene sintetice (copolimerul L-acid glutamic-L-alanina) sunt mult mai imunogene dupa inhibarea actiunii proteinazelor cisteinice.
Mecanismele moleculare ale prelucrarii antigenelor sunt putin cunoscute. In macrofage se produce o digestie selectiva a antigenului, in urma careia o parte din epitopi se pastreaza, dar cea mai mare parte a antigenului este complet degradata.
Complexitatea antigenului conditioneaza numarul de peptide cu rol de epitopi, care deriva prin procesul de prelucrare si care pot fi legate de moleculele CMH. Daca antigenul este o bacterie, numarul de epitopi este nedeterminat si specificitatea lor antigenica este variabila, in functie de complexitatea aparatului enzimatic hidrolitic al celulei care prelucreaza antigenul.
Nu toate antigenele necesita proteoliza (fragmentarea) prealabila recunoasterii de catre celulele T. Uneori este suficienta numai denaturarea (deplierea) proteinelor pentru ca antigenul sa fie prezentat de CPA, chiar tratate cu cloroquina.
Forma sub care limfocitele T recunosc antigenele, depinde atat de natura CPA, dar in special de natura antigenului.
Majoritatea proteinelor sunt rapid endocitate si prelucrate, dar unele sunt legate de membrana celulei si prezentate in stare nativa, fara o prelucrare prealabila. Antigenele peptidice mici (insulina, angiotensina) pot fi recunoscute in forma nativa, de unele subpopulatii de limfocite T, in timp ce altele recunosc formele prelucrate ale acelorasi antigene.
Dimensiunea si configuratia spatiala a moleculei de antigen sunt hotaratoare in ceea ce priveste gradul prelucrarii sale, inainte de a fi prezentat. De regula, moleculele mari necesita prelucrarea prealabila, iar cele mici sunt prezentate in forma nativa.
Forma chimica a antigenului, dupa prelucrare, nu este cunoscuta cu certitudine. Foarte probabil, este un polipeptid de dimensiuni mici (9-20 aminoacizi).
Dupa alti autori, prelucrarea nu este necesara pentru ca antigenul sa fie prezentat limfocitelor T, dar totdeauna este necesara conversia sa la o forma care sa-i permita interactiunea cu moleculele CMH II ale CPA si cu receptorii limfocitelor T. Dovada este adusa de faptul ca liposomii cu molecule CMH II inserate in stratul lipidic, la care s-au atasat o varietate de antigene proteice native, stimuleaza clonele de limfocite T in vitro, in absenta completa a CPA.
Epitopii antigenelor peptidice exogene sunt expusi la suprafata CPA, in asociatie cu moleculele CMH clasa II, iar epitopii antigenelor de origine endogena sunt prezentati in asociatie cu moleculele CMH clasa I.
Rolul moleculelor CMH in prezentarea antigenelor
Raspunsul imun este rezultatul interactiunilor complexe intre celulele care prezinta antigenele si limfocitele T si B.
Prezentarea antigenelor este o etapa obligatorie a elaborarii raspunsului imun, ce deriva din faptul ca limfocitele nu interactioneaza direct cu antigenele in stare nativa, ci numai dupa ce acestea au fost prelucrate si prezentate pe suprafata unei celule.
Moleculele CMH indeplinesc functia de prezentare a antigenelor si au un rol esential in declansarea raspunsului imun.
Pentru a deveni disponibili interactiunii cu receptorii de antigen ai limfocitelor, epitopii sunt asociati intracelular, cu moleculele CMH I sau II si sunt transportati la suprafata CPA ca fragmente peptidice sau ca proteine intacte, in functie de natura si de marimea antigenului.
Moleculele CMH I si II au capacitatea functionala de a lega si de a expune pe suprafata celulei, un numar neli-mitat de peptide diferite. Complexul format de mo-leculele CMH I sau II si epitopul peptidic este recu-noscut de limfocitele T.
Nu se cunoaste modalitatea interactiunii dintre moleculele CMH si epitopii antigenici. Ar putea fi o interactiune ferma sau moleculele CMH au numai rolul de suport pentru epitopii antigenici.
Se accepta ideia unei ierarhii a epitopilor cu privire la ordinea legarii competitive de moleculele CMH, dato-rita sensibilitatii diferen-tiate la proteaze. Rezulta peptide cu afinitate diferita fata de situsul de legare a moleculelor CMH. Astfel, exista epitopi dominanti, care se asociaza cu mare probabilitate de moleculele CMH, epitopi subdominanti, cu mai putine sanse de asociere cu moleculele CMH si epitopi criptici, care se asociaza rareori in complexe cu moleculele CMH si care nu devin accesibili limfocitelor T potential reactive.
Antigenele exogene sunt prezentate in asociatie cu moleculele CMH II.
Moleculele CMH II leaga peptide derivate din proteinele exogene endocitate de celule: proteine solubile, proteine ale capsidei virale, proteine bacteriene sau proteine ale protozoarelor endocitate de celula. In vitro, s-a demonstrat ca moleculele CMH II purificate, leaga suficient de stabil o molecula peptidica, pentru a fi izolate impreuna prin gel-filtrare.
Antigenele exogene sunt inglobate si prelucrate in fagolizosomii celulelor prezentatoare de antigen (CPA). Moleculele CMH II se sintetizeaza in reticulul endoplasmic granular si sunt modificate post-traducere, in cisternele Golgi. Cele doua catene ale moleculei sunt reunite prin catena invarianta. Asocierea este mentinuta pana cand moleculele CMH II ajung in sistemul endocitar al celulei. In drumul lor spre suprafata celulei, moleculele CMH II ajung prin fuziunea veziculei transportoare, in compartimentul fagolizosomului ce contine antigenul partial degradat. La acest nivel este eliminata catena invarianta ce reuneste catenele a si p si care ocupa situsul de legare a antigenului. Moleculele CMH II se asociaza cu peptidul antigenic de 13-25 aminoacizi. Complexul format este expus la nivelul membranei, unde este recunoscut de limfocitele TCD4. Situsul de legare al moleculei CMH II este o cavitate formata prin p-plierea domeniilor a-1 si p-1, delimitata de secventele a-helicale ale domeniilor a-1 si p-1. Complexul format este recunoscut de limfocitele TCD4.
Moleculele CMH II au functia fundamentala de a stimula elaborarea raspunsului imun specific fata de antigenele exogene, prin intermediul limfocitelor TCD4. Limfocitele TCD4 secreta IL-2, IL-4, IL-5, IFN y, cu efect stimulator fata de limfocitele Te si B.
Asocierea unui peptid nonself cu moleculele CMH II semnifica "cererea de ajutor" pentru eliminarea antigenului, materializat in activarea limfocitelor TCD4 si secretia de limfochine stimulatoare ale raspunsului imun.
Moleculele CMH II au rol esential pentru stimularea raspunsului imun, dar si pentru reglarea intensitatii sale. Interactiunea moleculelor CMH II cu epitopii antigenici nu este specifica.
Deoarece moleculele CMH sunt polimorfe, exista diferente, uneori importante, intre organismele outbred ale unei specii de a raspunde la un antigen. Astfel se explica diferentele individuale de sensibilitate fata de un agent infectios. Un raspuns imun mai amplu, este generat de un organism care expune mai multi epitopi antigenici diferiti, asociati cu diferitele variante de molecule CMH II, comparativ cu un organism care expune mai putine fragmente antigenice asociate cu 1 sau 2 tipuri de molecule CMH II.
Antigenele endogene sunt prezentate in asociatie cu moleculele CMHI
Rolul moleculelor CMH in procesul recunoasterii antigenelor care se sintetizeaza in interiorul celulei (proteine endogene), a fost demonstrat de Zinckernagel si Doherty (1974), pentru antigenele virale, in experiente de genul urmator:
-soarecii liniei inbred D au fost inoculati cu virusul coriomeningitei limfocitare (cu specificitate antigenica A), pentru a stimula proliferarea limfocitelor Te fata de celulele infectate cu acest virus;
-culturile de fibroblaste de la embrionii liniei D se infecteaza cu varianta antigenica A si respectiv B, iar fibroblastele liniei K se infecteaza cu varianta antigenica A;
— limfocitele Te ale organismelor liniei D, stimulate cu virusul A, recunosc si lizeaza, in vitro, fibroblastele liniei D, infectate cu varianta antigenica A, dar nu recunosc si nu lizeaza fibroblatele liniei D infectate cu varianta antigenica B si nici fibroblastele liniei K, infectate cu varianta antigenica A.
Concluzia a fost ca nucleoproteinele citosolice virale, sintetizate in celula, pot deveni tinta celulelor Te, dupa ce sunt expuse ca un peptid prelucrat, in asociatie cu moleculele CMH I ale celulei infectate. Pe baza acestei concluzii s-a stabilit principiul general ca proteinele intracelulare (care nu sunt destinate membranei citoplasmatice), pot sa-si semnaleze prezenta in raport cu celulele T, prin expunerea asociata cu moleculele CMH I. Rezultatele au fost extrapolate si pentru categoria larga a antigenelor exogene.
Recunoasterea asociata a antigenelor cu moleculele CMH I sau II are doua semnificatii majore:
-celulele sistemului imunitar interactioneaza cu proteinele proprii, numai daca acestea sunt asociate cu un determinant antigenic nonself, de origine virala, tumorala sau indus de agenti chimici;
-recunoasterea antigenului este conditionata de existenta fenomenului de histocompatibilitate, adica celulele care prezinta antigenul si cele care il recunosc (limfocitele Te si Th) trebuie sa poarte molecule CMH identice, adica celulele care interactioneaza trebuie sa apartina aceluiasi organism sau unor organisme genetic identice(ale aceleiasi linii inbred). Acesta este fenomenul de restrictie (limitare) a interactiunilor celulare prin moleculele CMH.
Moleculele CMH I au rolul de a lega si de a prezenta proteine seif, peptide derivate din catabolismul proteinelor citosolice, antigene bacteriene sau ale parazitilor intracelulari, antigene virale sintetizate in celula prin traducerea unui ARNm viral, antigene tumorale sau antigene a caror sinteza a fost indusa de agenti chimici. Dupa asocierea cu epitopi antigenici, moleculele CMH I devin tinta atacului limfocitelor TCD8.
Limfocitele Te sunt implicate, in primul rand, in recunoasterea si eliminarea celulelor infectate cu virusuri sau a celor transformate malign. Ambele tipuri de antigene sunt sintetizate in celula si sunt considerate ca avand origine endogena.
Evenimentele celulare al caror rezultat este prezentarea peptidelor, se succed in urmatoarele trepte:
-catabolismul antigenului proteic (in citoplasma)
-transportul peptidului din citosol, in cisternele reticulului endoplasmic
-asamblarea complexului format din peptid si molecule CMH I
-transportul complexului la suprafata celulei.
Antigenele endogene se asociaza cu moleculele CMH I, chiar in cisternele reticulului endoplasmic granular. La acest nivel, moleculele CMH II sunt inaccesibile asocierii cu epitopii antigenici, deoarece catenele a si p sunt reunite prin catena invarianta.
Prezentarea antigenelor endogene, asociate cu moleculele CMH I nu este sensibila la actiunea agentilor lizosomotropi alcalinizanti (amoniac, cloroquina), dar este sensibila la derivatii peptidici(di- sau tripeptide aldehidice) care inhiba proteasomul. Proteasomul este un complex proteic multicatalitic, compus din mai multe subunitati inelare suprapuse, asamblate intr-o structura cilindrica, in care se produce proteoliza moleculelor proteice citosolice conjugate cu ubicvitina. Proteasomul este o structura care controleaza turn-overul proteinelor citosolice, inclusiv al factorilor de transcriere si al ciclinelor. Ubicvitina este un polipeptid mic, care este asociat pe cale enzimatica dependenta de ATP, de lizina proteinelor citosolice. Legarea ubicvitinei produce deplierea proteinei tinta si asigura recunoasterea de catre elementele complexului proteasomic citosolic. Proteinele celulare modificate dupa cuplarea cu ubiquitina, devin sensibile la proteoliza. Proteoliza are loc in mediul apos al structurii cilindrice si este independenta de ATP. Astfel sunt protejati constituientii celulari de degradarea necontrolata. Peptidele rezultate in proteasom sunt foarte rapid degradate in citoplasma. De aceea s-a presupus ca ele se asociaza cu proteinele chaperone, cu rol protector si de orientare a peptidelor in lumenul reticulului endoplasmic.
Peptidele rezultate din prelucrarea antigenelor endogene sunt transportate in reticulul endoplasmic, de o categorie de proteine transportoare, denumite TAP (pro-teine transportoare asociate cu prezentarea antigenului) care folosesc energia rezultata din hidroliza ATP, pentru a transporta prin membrane diferite proteine, ioni, antibiotice. Molecula TAP este un heterodimer, format din doua subunitati (TAPi si TAP2). Fiecare subunitate are o regiune hidrofoba N-terminala transmembranara si un domeniu C-terminal ce leaga ATP. Moleculele TAP au capacitatea de a transloca peptidele prin membrana RE.
Catenele moleculei CMH I se sintetizeaza separat pe cisternele RE si odata cu traducerea sunt transportate in RE. Catena H, p-2 m si peptidul se asambleaza intr-un complex, chiar in cisternele RE sau in compartimentul pregolgian. in cisternele Golgi, catena H este glicozilata, iar complexul CMH l-peptid este ancorat in membrana si expus la suprafata celulei. Moleculele CMH I leaga peptide mici, de 8-10 aminoacizi. Specificitatea de legare este larga. Molecule CMH I identice leaga peptide diferite.
Liniile celulare care nu sintetizeaza p-2 m, nu exprima molecule CMH I pe suprafata lor. Acesta este un exemplu al functiei de "control de calitate" pe care il are RE. Moleculele CMH pliate incorect nu sunt transportate la nivelul membranei, ci raman in cisternele RE si sunt degradate. Absenta p-2 m determina plierea gresita si degradarea catenei mari. Controlul de calitate este mediat de un set de proteine chaperone, care se asociaza reversibil cu proteinele pliate incorect si astfel permit "corectarea" greselii de pliere.
La nivel membranar, complexul molecular este recunoscut de limfocitele Te si rezultatul interactiunii este liza celulei tinta.
Moleculele CMH I nu disting intre peptidele seif si nonself. Peptidele asociate cu moleculele CMH I au fost izolate, fractionate prin HPLC (high-performance liquid chromatography) si secventiate. Fiecare celula expune pe suprafat a, sute de peptide, cele mai multe fiind proteine citosolice autologe.
Asocierea moleculei CMH I cu un peptid nonself pe suprafata celulei, semnifica necesitatea distrugerii celulei tinta. Dovada in favoarea acestei ipoteze este adusa de faptul ca, in vivo, situsul de legare al moleculelor CMH I este ocupat de peptide seif, adica fragmente ale proteinelor proprii, pe care celulele le capteaza din spatiul interstitial sau le produc in proteasom si le prezinta ca si pe cele nonself.
Dupa disocierea peptidului, molecula CMH I "goala" expusa la suprafata celulei, este instabila.
Faptul ca situsul de legare al moleculelor CMH I este ocupat de peptide seif, este in acord cu teoria supravegherii imune, conform careia, celulele killer si limfocitele Te controleaza permanent suprafata celulelor organismului, pentru a detecta eventuala aparitie a antigenelor tumorale sau virale. Celulele care exprima pe suprafata lor molecule nonself, sunt eliminate prompt.
Deoarece celulele prelucreaza si prezinta continuu molecule proprii, celulele sistemului imunitar sunt stimulate permanent. Limfocitele controleaza calitatea moleculelor CMH I si detecteaza celulele ce prezinta molecule alterate sau molecule nonself.
Indivizii umani deficienti ai moleculelor CMH I, nu par a avea o incidenta crescuta a infectiilor virale severe, ceea ce sugereaza existenta si a altor mecanisme de recunoastere a moleculelor nonself, neasociate cu moleculele CMH I.
Modelul recunoasterii antigenului de catre limfocitele T
Recunoasterea antigenului de catre limfocitele T este mediata in primul rand, de receptorul de antigen (RCT). Secventele hipervariabile ale lanturilor a si p formeaza regiunile determinante de comple-mentaritate (RDC 1 si RDC 2). Buclele RDC 1 si RDC 2 ale regiunilor variabile (V) a si p ale RCT, interactioneaza cu regiunea a helicala a moleculei CMH, iar cele doua secvente RDC 3, interactioneaza cu peptidul antigenic.
Interactiunea limfocitului cu celula prezentatoare de antigen este mediata si de alte molecule.
Limfocitele Te prezinta pe suprafata lor, markerul CD 8 si recunosc antigenele asociate cu moleculele CMH I, iar limfocitele Th prezinta markerul CD4 si recunosc antigenele asociate cu moleculele CMH II. Moleculele CD4 si CDs sunt proteine membranare, monomorfe, participante la recunoasterea complexelor CMH-peptide, de pe suprafata celulelor tinta. Domeniile lor extracelulare, prin secventa aminoacizilor, se aseamana cu domeniile imunoglobulinelor.
Molecula CD4 este monomerica si este pliata in 4 domenii extracelulare, omologe cu ale moleculei de Ig, stabilizate prin punti S-S.
CDs este o proteina dimerica, iar conformatia sa spatiala prezinta un domeniu asemanator domeniului variabil al moleculei de imunoglobulina.
in procesul recunoasterii antigenului, molecula CDs se asociaza cu domeniul constant a-3, al moleculei CMH clasa I, iar molecula CD4 se asociaza cu domeniile constante a-2 sau p-2 ale moleculei CMH clasa ll-a.
Moleculele CDs si CD4 sunt importante nu numai pentru orientarea limfocitelor spre tintele adecvate, dar au si rol in transducerea semnalului, deoarece cozile lor citosolice leaga o tirozin-kinaza, cu rol esential in transmiterea semnalului activator al limfocitului T.
Receptorul de antigen al limfocitelor T recunoaste fragmentele peptidice complexate cu moleculele CMH I sau II. Pentru fiecare organism, diversitatea moleculelor CMH este limitata, dar ele leaga o larga varietate de peptide scurte (8-9 aminoacizi, pentru moleculele CMH I si circa 14 aminoacizi, pentru moleculele CMH II). Desi nu este o legare pe baza specificitatii, interactiunea peptidului antigenic cu moleculele CMH este caracterizata de o afinitate inalta, deoarece se stabileste cu gruparile NH2 si COOH de la extremitatea peptidului, restul secventei de aminoacizi ramanand disponibili pentru interactiunea cu RCT.
Deoarece moleculele CMH I si II leaga peptide scurte, epitopii celulelor T sunt alcatuiti din secvente peptidice lineare, adica configuratia epitopilor nu este dependenta de conformatia proteinei native. Deoarece epitopii recunoscuti de limfocitele T sunt peptide scurte, rezulta ca prelucrarea proteolitica a antigenelor este o etapa obligatorie, care precede interactiunea lor cu limfocitele T.
Prezentarea antigenelor aso-ciate cu moleculele CD /
Antigenele nepeptidice sunt prezentate celulelor T, prin alte mecanisme. Moleculele CDi se aseamana structural cu moleculele CMH I. Ele prezinta antigenele in asociatie cu domeniile hidrofobe, care formeaza cavitati, capabile sa lege antigenele lipidice si glico-peptidice. in aceasta asociatie, antigenele sunt recunoscute de limfocitele T. Se cunosc 4 izo-forme distincte de molecule CD-| (CD-|a, -b, -c, -d), codificate de 5 gene situate pe cromosomul 1. Prezentarea antigenelor lipidice in asociatie cu moleculele CDi este sensibila la agentii de acidificare a endosomului (cloroquina, concana-micina A). Probabil, asocierea antigenelor lipidice cu cu CD 1 se produce in compartimentul endo-somal acid.
Moleculele CD-| sunt impor-tante pentru reactiile de aparare anti-infectioasa, pentru ca ele prezinta antigenele de micobacterii (acidul micolic, lipoarabinomananul), celulelor T.
Calea CD-| de prezentare a antigenelor se aseamana cu caile de prezentare a antigenelor peptidice in asociatie cu moleculele CMH I si II. CDi este asemanatoare din punct de vedere structural, cu moleculele CMH I, dar asocierea cu antigenul are loc in endosomul lipidic. Prezentarea antigenelor in asociatie cu moleculele CD 1 este considerata ca o cale distincta.
Activarea limfocitelor T
Cel putin trei molecule distincte sau complexe moleculare, fizic independente, ale membranei au rol in transducerea eficienta a semnalului activator al celulei T, fiecare fiind asociata cu o activitate enzimatica relevanta:
-RCT a-p si complexul CD3 (y-S-s). Partea invarianta a RCT este asociata cu tirozin-chinaza p59fvn;
-coreceptorii CD4 sau CDs, asociati cu tirozin-chinaza p56lck;
-CD45, cu activitate fosfatazica tirozin-specifica.
Limfocitele T mature cu RCT a-p sunt CD4 sau CDs- Celulele TCD4 recunosc fragmentele peptidice legate de moleculele CMH II, iar celulele TCDs recunosc fragmentele peptidice legate de moleculele CMH I. Aceasta specificitate a condus la sugestia ca molecula CD 4 poate sa lege molecula CMH II, iar molecula CDq leaga molecula CMH I, ambele avand rol de coreceptori de antigen.
Coreceptorii CD4 si CDs sunt glicoproteine trans-membranare. Fiecare este aso-ciata cu o molecula de tirozin-kinaza specifica celulei
T, p56'ck. In procesul activarii celulei T de catre antigen, coreceptorul trebuie sa se lege de aceiasi molecula CMH ca si RCT, pentru transducerea optima a semnalului. Inter-actiunea faciliteaza transmi-terea semnalului activator cu o eficienta de pana la 300 de ori mai mare.
CD4 si CDs sunt mem-bre ale suprafamiliei imuno-globulinelor. Desi ambele au rol de coreceptori si se asociaza cu aceiasi tirozin-kinaza (p56lck), nu au omologie structurala.
Studiile de cristalografie cu raze X au aratat ca domeniul extern al moleculei CD4 for-meaza o protruzie pe fata laterala a moleculei, implicata in legarea moleculei CMH II.
Molecula CDs este formata din doua catene diferite (a si p) si are un singur domeniu de omologie cu molecula de Ig, la capatul amino. Acesta este urmat de o secventa cu configuratie nedefinita si cuprinde resturile de cisteina care permit legarea moleculelor in dimeri functionali. Molecula CDs are rol de coreceptor, participand la recunoasterea antigenului, prin asocierea cu domeniul a-3 al moleculei CMH I.
Coreceptorii se asociaza fizic cu RCT in timpul activarii celulei T.
Molecula CD45 este o fosfataza transmembranara tirozin-specifica. Este un antigen leucocitar, prezent pe toate celulele de origine hematopoietica, alcatuit dintr-un domeniu extern variabil si un domeniu citoplasmatic constant ce consta din doua subdomenii cu activitate fosfatazica tirozin-specifica.
CD45 prezinta mai multe izoforme, care variaza cu tipul celular. Varia-bilitatea rezulta din clivarea alternativa a ARNm. Celulele T isi schimba izoforma de CD45 in timpul activarii si dupa activare. Pe limfocitele T neangajate, izoformele de CD 45 sunt toate cu greutate moleculara mare, iar celulele T activate sau de memorie exprima o varianta a CD45 cu greutate moleculara mica.
Izoformele distincte se asociaza in mod diferit cu celelalte componente ale complexului la celulele neangajate si la cele de memorie, modificand eficienta transmiterii semnalului de activare.
Limfocitele TCD4 recunosc com-plexul molecular CMH ll-epitop, expus la suprafata celulei prezentatoare de antigen (CPA) si se activeaza. Limfocitul activat secreta IL-2, o interleuchina esentiala pentru expansiunea clonala a limfocitelor TCD4 si amplificarea raspunsului imun. Amplificarea raspunsului imun parcurge mai multe etape:
-dupa legarea limfocitului TCD4 de CPA, ultima produce IL-1;
-stimuleaza limfocitul TCD4 sa produca IL-2. IL-2 actioneaza stimulator asupra celulelor care o produc (bucla autocrina) si asupra limfocitelor invecinate, care au aceiasi specificitate a receptorului de antigen (actiune paracrina), efectul fiind exprimarea intensa a receptorilor pentru IL-2 pe suprafata limfocitelor stimulate;
-limfocitele TCD4 activate de IL-2 prolifereaza si genereaza o populatie de celule imunoreactive, Th1 si Th2, care la randul lor, prin intermediul interleuchinelor pe care le secreta, au efecte activatoare asupra compartimentului imunitatii celulare sau stimuieaza activarea si proliferarea limfocitelor B specifice, in functie de natura antigenului.
Pentru ca epitopii sa fie recunoscuti, moleculele CMH trebuie sa expuna simultan pe suprafata celulei, un numar mare de peptide nonself, pentru un interval suficient, astfel incat sa permita limfocitelor T sa controleze calitatea moleculelor CMH ale fiecarei celule.
Timpul de generatie al unei celule T, dupa stimularea antigenica poate fi de 4,5 ore, adica intr-o saptamana, dintr-o singura celula T pot sa rezulte 1012 celule, ceea ce ar insemna dublarea numarului de limfocite T in organism. O proteina de dimensiuni medii, cu 2-10 epitopi, poate fi recunoscuta de 10-1000 celule neangajate, in functie de capacitatea moleculelor CMH de a prezenta epitopii peptidici. Consecutiv unei infectii virale, numarul celulelor CD 8 cu specificitate fata de antigenele virale, la soarece poate sa creasca de 10 ori.
Durata de viata a limfocitelor T este greu de evaluat, dar moartea lor prin apoptoza este declansata de IL-2 si de antigen. Dupa stimularea ciclului celular sub actiunea antigenului, limfocitele T devin foarte sensibile la apoptoza. Proliferarea celulelor T este stimulata dupa ce IL-2 se fixeaza pe receptorul specific. Dupa unul sau cateva cicluri, limfocitele T in faza G1 sau S, devin foarte sensibile la apoptoza. Asa se explica moartea hibridoamelor T ca raspuns la legarea incrucisata a RCT.
Apoptoza celulelor T este declansata in doua situatii: sub actiunea stimulatoare a antigenului si in absenta limfochinelor.
Raspunsul celulelor T la antigen se desfasoara in doua faze, cu evenimente moleculare distincte: faza de activare si cea de proliferare.
Faza de activare consta in inducerea genelor pentru sinteza IL-2 si a receptorului de mare afinitate pentru IL-2. In aceasta faza, apoptoza este practic absenta. Faza de proliferare a limfocitelor T este initiata de fixarea IL-2 pe receptorul sau. Dupa ce celulele T au parcurs unul sau cateva cicluri celulare si intra in faza G1 sau S, devin foarte sensibile la apoptoza. Factorul esential al apoptozei este IL-2.
Conceptul controlului feed-back al intensitatii raspunsului imun prin fenomenul apoptozei (reglarea propriocida) s-a nascut din nevoia de a explica acest nou rol al IL-2, care contrasteaza cu proprietatile sale proliferative. Teoria afirma ca IL-2 confera celulelor T, sensibilitate la apoptoza. Gradul stimularii antigenice determina inducerea apoptozei. Dupa incetarea stimularii antigenice, sinteza IL-2 si a receptorului sau scade. In absenta IL-2, cu rol trofic pentru limfocitele T, se initiaza apoptoza pasiva. Invers, daca celulele T intrate in ciclul diviziunii sunt intens stimulate de antigen, se produce apoptoza activa (indusa de antigen).
Apoptoza pasiva diminua expansiunea populatiei celulelor T, si o adapteaza la intensitatea unui raspuns fiziologic. Apoptoza activa este indusa numai de activarea RCT. Ca rezultat al acestor doua forme de apoptoza, raspunsul feed-back elimina celulele T daca antigenul si IL-2 sunt in exces sau in deficit.
O parte a celulelor T poate sa scape mortii apoptotice pasive sau active si sa devina limfocite T de memorie, cu viata lunga.
Activarea limfocitelor B
Spre deosebire de limfocitele T care recunosc numai antigenul modificat, prelucrat si prezentat in asociatie cu moleculele CMH, limfocitele B recunosc atat forma prelucrata cat si forma nativa, nemodificata a antigenului solubil.
Contactul limfocitelor B cu un antigen timo-dependent, declanseaza diferentierea limfocitelor B pe doua cai:
-calea extrafoliculara, rezultatul fiind sinteza timpurie a anticorpilor
-calea centrilor germinativi, care duce la memorie imunologica si genereaza plasmocite.
in splina, in absenta cooperarii cu limfocitele Th, consecinta este lipsa de raspuns imun (anergia). Daca are loc cooperarea T-B, se formeaza focare proliferative oligoclonale. Din focare, unele limfocite B migreaza in centrul germinativ si dobandesc memoria imunitara.
Limfocitele B recunosc direct antigenele timo-independente si se activeaza fara sa necesite cooperarea limfocitelor T.
Dupa activare intr-un centru germinativ, de catre un antigen T-independent sau dupa interactiuni cu celule Th, celulele B mici in repaus sunt convertite la limfoblaste mari si ulterior acestea evolueaza fie spre plasmocite producatoare de anticorpi, fie se diferentiaza in celule mici de memorie. Procesul de activare in centrul germinativ este insotit de generarea mutatiilor in regiunea V si comutarea de la IgM, la IgG, IgA sau IgE. Mutatiile maresc diversitatea situsurilor de legare a antigenului. Daca mutatia produce un situs nefunctional, celula activeaza programul mortii genetice (apoptoza). Aceste modalitati de diferentiere sunt influentate de semnale co-stimulatoare si de citochine (IL-2, 4, 6, 10, TGFB).
Limfocitul B leaga specific antigenul in configuratia nativa, prin intermediul receptorului imunoglobulinic de membrana si probabil il incorporeaza sub forma complexului antigen-anticorp. Asa se explica faptul ca anticorpii specifici fata de proteinele native recunosc epitopi conformationali discontinui, alcatuiti din aminoacizi, care in secventa primara sunt localizati la distanta, dar in molecula pliata ajung in proximitate. De aceea, limfocitele B sunt foarte eficiente in procesul captarii, prelucrarii si prezentarii unui antigen injectat in doza foarte mica (de 1 000 de ori mai mica decat doza necesara prezentarii aceluiasi antigen de catre macrofage sau de catre celulele dendritice). Antigenele care stimuleaza receptorii celulelor B sunt diverse: proteine, polizaharide, lipide, molecule mici(arsenat, trinitrofenol).
Importanta limfocitelor B ca prezentatoare de antigen este redusa in cursul raspunsului imun primar, dar devin foarte importante in cursul raspunsului imun secundar, in special in cazul in care doza stimulanta de antigen este foarte mica.
in cursul stimularii antigenice secundare, limfocitele B de memorie, a caror populatie este numeroasa, inglobeaza specific antigenul prin intermediul receptorilor imunoglobulinici (endocitoza mediata de receptori sau prin pinocitoza nespecifica).
Soarta antigenului recunoscut specific de limfocitele B nu este cunoscuta. Antigenul ar ramane in compartimentul vezicular si nu ar fi amestecat cu proteinele citoplasmatice. Proteinele internalizate, probabil sunt prelucrate de proteazele lizosomale si se elibereaza fragmentele peptidice care se asociaza cu moleculele CMH II. Complexele peptid-molecule CMH II sunt transportate la suprafata celulelor B, unde interactioneaza cu RCT specific al celulelor Th. Interactiunea peptid-RCT, determina eliberarea citochinelor din limfocitul Th, la randul lor, cu rol stimulator asupra proliferarii si maturarii celulelor B. Pe de alta parte, antigenul nativ, fara sa fie internalizat si prelucrat, ar putea declansa stimularea limfocitelor B de memorie. Din aceasta cauza, raspunsul imun va fi specific fata de epitopii conformationali ai moleculei native, in configuratia sa spatiala.
Limfocitele B recunosc si leaga specific, polipeptide mici si mijlocii. Moleculele proteice mari si antigenele corpusculare sunt inglobate si prelucrate de macrofage si de celulele dendritice, iar epitopii lor sunt expusi in asociatie cu moleculele CMH II, fiind recunoscuti de limfocitele Tsi B.
Mecanismul molecular al activarii limfocitelor B este greu de studiat, datorita faptului ca proportia limfocitelor stimulate de antigenul specific este mica, chiar si dupa stimularea secundara. Din acest motiv, activarea limfocitelor s-a explicat prin extrapolarea rezultatelor obtinute dupa activarea policlonala nespecifica, in vitro, consecutiva legarii moleculelor de lectine, cu efect mitogen asupra limfocitelor B. Receptorii de lectine ai limfocitelor B nu s-au identificat.
A ll-a metoda de studiu a mecanismului activarii limfocitelor B a constat in utilizarea anticorpilor cu specificitate fata de Ig de membrana, marcati cu fluorocromi. Astfel s-a evidentiat ca moleculele imunoglobulinice ale suprafetei limfocitului B, cu rol de receptor de antigen, prezinta un grad ridicat de mobilitate. Dupa cuplarea cu anticorpii specifici (sau cu antigenul bivalent specific), moleculele imunoglobulinice membranare se grupeaza in zone discontinui ("petice") si ulterior conflueaza intr-o zona delimitata a membranei, denumita "boneta". Acesta este fenomenul de "capping" (bonetare). Moleculele receptoare de antigen astfel grupate, sunt eliberate in mediul extracelular sau sunt endocitate. Legarea incrucisata a moleculelor de suprafata, declanseaza activarea limfocitului B.
Receptorul limfocitelor B este evaluat la 108-irj9 specificitati de legare. Datorita numarului foarte mare de specificitati de legare antigenica a limfocitelor B, organismul prezinta o mare diversitate de imunoglobuline serice (10000000 tipuri diferite), adica un numar de 1000 de ori mai mare decat numarul proteinelor structurale, enzimatice si hormonale din organism.
Antigenele timo-independente par sa activeze limfocitul B, prin acelasi mecanism. Ele au epitopi repetitivi care leaga simultan mai multi receptori de antigen ai membranei limfocitului B. Puntile moleculare intre receptorii de antigen, declanseaza semnalul activator al limfocitului, materializat in proliferarea si diferentierea sa.
Stimularea nespecifica a limfocitelor B
Proliferarea limfocitelor B este indusa nu numai de antigenul specific si de superantigene, ci de orice ligand care leaga incrucisat receptorii de antigen si formeaza punti intermoleculare. Legarea incrucisata a imunoglobulinelor de suprafata (probabil nu numai a lor, ci si a altor molecule membranare) declanseaza semnalul pentru proliferare, dar nu si pentru diferentierea lor in plasmocite.
Stimularea limfocitului B este, uneori, rezultatul activarii receptorilor membranari neimunoglobulinici, sub actiunea diferitelor mitogene. Mitogenele sunt antigene timo-independente. Cele mai cunoscute mitogene sunt lectinele* din semintele plantelor. Din punct de vedere chimic, mitogenele sunt glicoproteine cu specificitate de legare pentru glucidele de pe suprafata celulelor.
Lectinele sunt produse de toate organismele, dar unele tipuri de celule produc cantitati mari de lectine.
Avand o distributie ubicvitara, lectinele indeplinesc functii biologice importante, fiind molecule de recunoastere in diferite procese biologice:
-eliminarea glicoproteinelor din circulatie
-aderenta agentilor infectiosi de celulele gazda sensibile
-recrutarea leucocitelor la situsul inflamator
-medierea interactiunilor celulelor imunitare.
Lectineie cele mai studiate sunt cele din plantele leguminoase: Con A, PHA, lectineie de soia (SBA) si din arahide (PNA). Ca model de structura, toate lectineie leguminoaselor sunt formate din 2 sau 4 subunitati identice sau aproape identice de 25-30 kD fiecare, toate avand aceiasi specificitate de legare a glucidului.
Lectineie se clasifica intr-un numar mic de grupe de specificitate, in functie de monozaharidul pentru care ele manifesta cea mai inalta afinitate de legare (manoza, galactoza, N-acetilglucozamina, L-fucoza si acidul N-acetilneuraminic). Unele lectine leaga slab monozaharidul, dar interactioneaza cu oligozaharidele(di-, tri- si tetrazaharidele). De exemplu, selectinele leaga numai oligozaharidele.
Lectineie se combina cu glucidele printr-o retea de legaturi de H si interactiuni hidrofobe.
Lectineie au constituit instrumentul major pentru studiul mecanismelor stimularii mitogenice a limfocitelor.
in prezenta unei lectine mitogene, in vitro, o larga varietate de celule tinta neinrudite antigenic, sunt lizate de celulele Te, fenomen cunoscut sub denumirea de citotoxicitate dependenta de lectina(pnn analogie cu fenomenul ADCC).
Liza celulelor tumorale de catre macrofage, dependednta de lectine, este o alta forma de citotoxicitate. Unele lectine sunt toxice pentru celulele mamiferelor, in vivo si in vitro.
Functia majora a lectinelor este cea de recunoastere celulara. De exemplu, hemaglutinina peplosului viral este lectina specifica pentru acidul N-acetil neuraminic, iar lectineie suprafetei bacteriene mediaza legarea celor patogene de celulele gazda, o treapta esentiala pentru initierea procesului infectios. Haptenele inhibitoare ale lectinelor bacteriene protejeaza fata de infectia experimentala cu bacteriile care exprima lectina, furnizand baza dezvoltarii terapiei anti-adezine a infectiilor bacteriene.
Unele lectine ale suprafetei celulei bacteriene mediaza legarea specifica de fagocitele (PMN, macrofage) umane si de soarece, in absenta opsoninelor, rezultatul fiind fagocitoza, ingestia si digestia bacteriilor. Procesul s-a denumit lectino-fagocitoza.
La nevertebrate, se crede ca lectineie de pe suprafata hemocitelor sunt molecule de recunoastere a moleculelor nonself.
Lectineie cu functie endocitara sunt receptori legati de membrana cu diferite specificitati si par a avea rol in clearance-ul giicoproteineior si chiar al celulelor (eritrocite imbatranite, bacterii) din circulatie.
Interactiunile adezive mediate de glucidele de suprafata si de selectine, controleaza traficul leucocitelor spre situsurile inflamatorii si migrarea (homing) a limfocitelor in organele limfoide specifice.
Raspunsul limfocitelor B la lectine este policlonal, deoarece sunt activate limfocitele cu specificitati multiple de legare a antigenului. In vitro, la concentratii mari, unele mitogene activeaza toate clonele de limfocite B, inclusiv pe cele de memorie, independent de specificitatea lor antigenica. La concentratii mici, mitogenele pot produce chiar activarea specifica a limfocitelor B. Receptorii de mitogene nu se cunosc, dar sunt diferiti de receptorii imunoglobulinici pentru antigene.
Limfocitele T sunt stimulate policlonal de PHA, Con A, iar PWM (pokeweed mitogen) stimuleaza celulele T si B.
Alti activatori policlonali ai limfocitelor B si ai diferentierii lor la plasmocite sunt virusul Epstein-Barr, concentratiile mari de endotoxine ale bacteriilor Gram negative, polizaharidul de Str. pneumoniae, ficolul, polimerii D-aminoacizilor, polivinil-pirolidona. Toate aceste antigene persista indelung in organism, pe suprafata macrofagelor din sinusul subcapsular al ganglionilor limfatici si in zona splenica marginala. Ele leaga incrucisat receptorii imunoglobulinici ai limfocitelor B.
Celulele B ale noilor nascuti nu raspund bine la antigenele timo-independente, ceea ce are consecinte importante pentru eficienta vaccinurilor polizaharidice la copiii mici.
Semnificatia fiziologica a activarii policlonale nu este clara. Dupa activarea nespecifica policlonala, se sintetizeaza anticorpi a caror specificitate nu este totdeauna complementara antigenului inductor. De exemplu, limfocitele B stimulate de virusul Epstein-Barr sintetizeaza anticorpi care se combina cu fosforil-colina, o molecula absenta in structura virionilor, dar prezenta in peretele celular de Str. pneumoniae. Activarea policlonala a limfocitelor B este importanta in fazele timpurii ale infectiei, dar are si posibile consecinte negative ce constau in inducerea variatelor fenomene autoimune.
Cooperari celulare in elaborarea raspunsului imun
De cele mai multe ori, sinteza anticorpilor dupa stimularea antigenica, este rezultatul interactiunilor stimulatoare ale limfocitelor B conventionale (B2), cu limfocitele Th. Un antigen macromolecular poate fi considerat ca un complex format din carrier si determinanti haptenici (epitopi), recunoscuti de limfocitele Th si B.
Antigenele care pentru stimularea raspunsului imun necesita cooperarea celor doua populatii de limfocite, apartin grupului larg al antigenelor timo-dependente. Ele sunt reprezentate de proteinele heterologe, de polipeptidele sintetice, de hematiile heterologe, de flagelina monomera etc. Cele mai multe antigene moleculare, in special de natura proteica sunt timo-dependente.
Cooperari celulare T-B-macrofag. Pentru declansarea raspunsului imun, antigenele timo-dependente necesita cooperarea limfocitelor Th, cooperare supusa restrictiei moleculelor CMH. Aceste antigene se comporta ca univalente, in raport cu specificitatea antigenica a fiecarui determinant si de aceea, in absenta cooperarii celulare, ele sunt ineficiente in stimularea raspunsului imun. Pe de alta parte, antigenele timo-dependente pot fi prea repede degradate de celulele fagocitare. Nu au activitate mitogenica, iar daca se leaga de receptorii limfocitelor B, aceste antigene se comporta ca haptene si nu declanseaza diferentierea celulelor B.
De cele mai multe ori, limfocitele cooperante Th si B recunosc epitopi diferiti ai aceleiasi molecule de antigen solubil nativ, neprelucrat, dar expus pe suprafata limfocitului B. Limfocitele B recunosc epitopi conformationali ai antigenelor proteice mici, iar limfocitele Th recunosc epitopi secventiali, de 10-20 aminoacizi. Cele doua celule cooperante adera una de alta. Dupa ce recunoaste antigenul, celula Th activata secreta IL-2 in spatiul intercelular ingust, cu rol declansator al stimularii limfocitului B. Clona de limfocite B, cu receptori specifici pentru epitopul antigenic, prolifereaza. Astfel, se produce fenomenul expansiunii clon ale.
Limfocitele Th si B coopereaza si in cazul in care recunosc epitopi diferiti ai unui antigen, asociati cu moleculele CMH II, pe suprafata unei C