IMUNITATEA SPECIFICA

1. IMUNITATEA SPECIFICA Imunitatea umorala Imunitatea mediata celular

2. 1. Imunitatea umorala • Dinamica raspunsului imun umoral • Raspunsul imun primar • Raspunsul imun secundar • Activarea limfocitelor B prin antigen • Activarea prin antigene timoindependente • Activarea prin antigene timodependente

3. IMUNITATEA UMORALA(limfocite B) Raspunsul imun umoral consta in producerea de Ac specifici si intervine in: • Distrugerea bacteriilor extracelulare • Neutralizarea virusilor • Inhibarea toxinelor

4. Dinamica raspunsului imun umoral • Raspunsul umoral asigura eliminarea Ag exogene si se caracterizeaza prin productia crescuta de Ig specifice pentru Ag (epitopii) care au declansat generarea de Ig. • In decursul vietii, organismul poate intra in contact repetat cu un anumit Ag. • Raspunsul imun la prima intalnire cu Ag comparativ cu urmatoarele contacte cu acelasi Ag prezinta anumite particularitati (perioada de latenta, intensitatea si durata raspunsului imun, izotipul predominant de Ig si afinitatea acestora).

5. Celula stem Limfocite pro-B Celule pro-B mature Limfocite pre-B Periferie Celule mici pre-B CelulaB imatura Celula B matural Stadiile de dezvoltare ale LB Fiecare stadiu de dezvoltare estedeterminat de rearanjamentulgenelor lanturilor grele si usoare ale Ig, expresia moleculelor de adeziune si a receptorilor citokinici

6. Raspunsul imun primar (1): • Apare la primul contact al individului cu Ag • Este generat exclusiv de celulele B de repaus, care sintetizeaza Ig cu afinitate relativ scazuta • Perioada de latenta este de 3-4 zile, mai lunga decat in raspunsul imun secundar • Reprezinta intervalul dintre primul contact cu Ag si aparitia primelor Ig secretate • In acest interval = “expansiunea clonala” si in final diferentierea in plasmocite secretoare de Ig

7. Raspunsul imun primar (2): • Cantitatea de Ag este importanta in initierea raspunsului umoral. • Cantitati mici de Ag pot sa nu declanseze un raspuns al celulelor B, • doze excesive de Ag pot induce toleranta => raspunsul umoral creste proportional cu cantitatea de Ag • Durata raspunsului primar este de 7-10 zile si productia de Ig creste exponential, atinge un max intre a 4-10-a zi, urmata de un declin lent si scade in cateva saptamani .

8. Raspunsul imun primar (3): • Cinetica productiei de Ig difera in functie de tipul de Ag (timoindependent sau timodependent) • Izotipul de Ig produse este IgM, ca raspuns predominant fata de Ag timodependente, urmat de cresterea in timp a productiei de IgG si alti izotipi, ca rezultat al comutarii clasei de Ig • Ag implicate in declansarea raspunsului imun primar sunt timodependente sau timoindependente

9. Raspunsul imun secundar (1): • Apare in cadrul celui de-al doilea contact cu acelasi Ag si este declansat de LB de memorie generate cu ocazia primului contact • LB de memorie constituie aproximativ 1% din totalul populatiei de LB • Ag timodependente sunt cele mai eficiente in generarea raspunsului imun secundar; necesita procesarea si cooperarea obligatorie cu LTh, urmata de activarea bicelulara (B si Th), secretia de citokine cu rol in proliferare si diferentierea LB

10. Raspunsul imun secundar (2): • Perioada de latenta este scurta, intre 1-3 zile => raspunsul imun secundar se declanseaza mai rapid si celula responsabila este LB de memorie diferentiat in cursul raspunsului primar • Productia de Ig este mare, atinge un maximum la 3-5 zile cu un declin foarte lent => durata si amploarea raspunsului secundar sa fie mai mare decat a raspunsului primar • LB de memorie activate prin reintalnirea cu Ag, comuta rapid izotipul productiei de Ig, inlocuindu-se astfel IgM si IgD de suprafata (mIgM, mIgD) cu IgG, IgA, IgE si produc mari cantitati de IgG si IgA sau IgE cu mare afinitate pentru Ag

11. Raspunsul imun secundar (3): • Ig produse in cursul raspunsului imun secundar prezinta afinitate crescuta pentru Ag cu care se reintalnesc = afinitate de maturare • Comutarea izotipului Ig se realizeaza prin rearanjarea regiunii constante a lantului greu. In celula B matura care poseda caracteristice mIgM si mIgD poate sa se produca o comutare a clasei (class switch) spre sinteza de IgG, IgA sau IgE =>e o modificare stabila in genomul celulei si se transmite la toti progenitorii liniei B

12. Raspunsul imun secundar (4): • Comutarea izotipului este reglata predominant de citokinele secretate de LTh (IL-2, IL-4, IL-5, IFN-) care activeaza LB si productia de Ig • IL-4: initiaza comutarea IgG1 si IgE • IL-5: comuta spre IgA • IFN-: comuta spre IgG2 • Citokinele singure, in absenta unui semnal de activare (Ag) nu pot induce comutarea clasei

13. Activarea LB prin antigen • Prima etapa = activarea (intrarea LB de repaus in ciclul celular, prin trecerea din faza G0 in faza G 1) • Proliferarea = celulele activate progreseaza in fazele ciclului celular (S-G2-M), se divid si creste nr. celulelor, fara modificari morfologice sau biochimice • Diferentierea = modificari in celulele B care determina transformarea de la fenotipul de celule B de repaus in fenotipul de plasmocite sau celule de memorie • Activarea, proliferarea si diferentierea LB mature stimulate de Ag evolueaza in raport cu tipul de Ag timoindependent, respectiv timodependent

14. Activarea LB de repaus prin Ag timoindependente (1) • Ag timoindependente = polizaharide cu numerosi epitopi identici (dextran, polizaharide din capsula pneumococului) care se leaga specific si multivalent de Ig membranare, formeaza o punte cu receptorii mIg ai LB si declanseaza un semnal de activare limfocitara • Activarea prin Ag timoindependente nu se realizeaza cu ajutorul LTh, ca atare nu necesita ajutorul LT • Ag timoindependente nu necesita procesare si prezentare prin moleculele HLA

15. Activarea LB de repaus prin Ag timoindependente (2) • Raspunsul primar generat de Ag timoindependente se caracterizeaza prin productie crescuta de IgM cu afinitate crescuta • Ag timoindependente: unele lectine vegetale, lipozaharidul din capsula bacteriilor gram negative (LPS sau endotoxina) care nu se leaga de mIg => stimularea LB este nespecifica

16. Activarea LB de repaus prin Ag timodependente (1) • Majoritatea Ag care declanseaza raspunsul umoral sunt Ag timodependente, care induc activarea, proliferarea si diferentierea celulelor B antigen specifice, prin cooperarea cu LTh si secretia de citokine • Ag timodependente sunt in general de natura proteica, ceea ce necesita procesarea Ag. Procesarea are loc in celulele B care leaga specific Ag nativ prin receptorii membranari (mIg din BCR), in aceasta etapa celulele B functioneaza ca celule prezentatoare de Ag

17. Activarea LB de repaus prin Ag timodependente (2) • Primul semnal de activare = interactiunea specifica a receptorilor Ig membranari cu Ag, urmata de endocitoza si internalizarea complexului Ig-Ag • Procesarea intracelulara pe cale endocitica • Fragmentarea Ag in peptide antigenice care se asociaza intracelular cu molecule HLA cls. II • Complexele peptid-HLA cls. II sunt prezentate la suprafata celulei B prezentatoare de Ag

18. Activarea LB de repaus prin Ag timodependente (3) • Al doilea semnal = recunoasterea complexelor peptid-HLA cls.II de catre LTh prin intermediul complexului TCR-CD3 si a coreceptorului CD4 • Se formeaza conjugatele bicelulare Ag specifice: limfocit B care a prezentat Ag – LTh care a recunoscut Ag = “recunoasterea ajutorului celulei T” (cognate T help)

19. Activarea LB de repaus prin Ag timodependente (4) • Contactul membranar se realizeaza prin adeziunea dintre LB si Th, prin interactiunea receptor-ligand dintre moleculele de adeziune CD11a/CD18 (LFA-1) si moleculele ICAM-1 (CD54)si ICAM-2 • Jonctiunea intracelulara este asigurata si prin interactiunea dintre receptorul CD2 de pe suprafata LTh si ligandul LFA-3 (CD58) de pa LB • Ca urmare a recunoasterii Ag, LTh se activeaza si => sinteza unui ligand care se cupleaza cu moleculele receptor CD40 exprimate pe toate celulele prezentatoare de Ag

20. Activarea LB de repaus prin Ag timodependente (5) • Expresia activarii LTh antigen specific consta in secretia de citokine IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IFN- care sunt directionate spre LB din conjugatele B-Th • LB activat trece din faza G0 in faza G1 a ciclului celular => cresterea volumului celular concomitent cu sinteza de ADN si expresia receptorilor pentru citokine => progresiunea LB din faza G1 in faza S a ciclului celular => diviziunea si diferentierea

21. 2. Imunitatea mediata celular • Receptorul de antigen al limfocitului T • Citotoxicitatea directa • Celulele citotoxice • Distrugerea celulelor tinta • Citotoxicitatea anticorp dependenta • Hipersensibilitatea intarziata

22. Limfocitele T • 1. Numele de limfocite T se datoreaza timusului, glanda la nivelul careia are loc dezvoltarea acestor celule • Limfocitele pre-T provin din celulele stem ale maduvei osoase si trebuie sa migreze prin timus pentru a deveni celule T mature si functionale • 3. LimfociteleTimature sunt denumite timocite in timpul procesului de diferentiere si migrare prin timus • 4. Maturarea celulelor T in interiorul timusului presupune cateva faze distincte.

23. Limfocitele T 5. Procesul selectiei negative implica distrugerea celulelor T ale caror receptori de antigen recunosc antigenii self cu afinitate mare si, astfel, ar fi autoreactivi daca ar fi eliberati in periferie 6. Selectia negativa este pricipalul mecanism prin care se obtine “auto-toleranta” 7. Selectia pozitiva asigura supravietuirea celulelor care recunosc nonself-ul 8. Numai celulele T care supravietuiesc acestei faze sunt eliberate din timus ca celule T mature, antigen reactive. 9. In periferie, celulele T mature se pot diferentia in cateva subpopulatii majore, prin exprimarea markerilor specifici de suprafata.

24. Toate celulele T exprima o molecula de suprafata numita CD3 Exprimarea markerului de suprafata CD3 este specifica limfocitelor T, fiind folosita adesea pentru a caracteriza celulele T. Alti markeri ai celulei T : CD2 CD7 (exprimat, de asemenea, pe celulele NK si timocite) CD1 CD5 (exprimat si pe subclasa limfocitelor B) CD4/CD8 (caracterizeaza doua subclase diferite de celule T)

25. Asemeni celulelor B, limfocitele T exprima pe suprafata receptori de antigen specifici (TCR):

26. Ce este TCR? • 1. Exprimarea de TCR confera specificitate antigenica celulelor T • 2. TCR este receptorul de antigen dar este diferit de receptorul de pe limfocitele B (imunoglobulina de suprafata) • 3. Diversitatea TCR exprimate este obtinuta printr-un proces de rearanjare genica similara rearanjarii segmentelor V, D si J ale genelor imunoglobulinei observate in celulele B • 4. Exista doua forme de TCR • marea majoritate a celulelor T din periferie (>90%) exprima TCR alpha/beta • o mica parte de celule T exprima TCR gamma/delta • (literele grecesti se refera la lanturile peptidice care formeaza TCR-ul)

27. Structura moleculei TCR (90 kDa) • Rolul celulelor Tgdeste neclar. • S-a sugerat ca are un rol in imunitatea antivirala la nivelul mucoaselor. • S-a observat cresterea numarului de celule Tgdin HIV/SIDA

28. Cum se formeaza limfocitele T? Formarea celulelor T este intens implicata in raspunsul imun mediat celular si se obtine printr-un proces extensiv de diferentiere: • Mai intai, limfocitele T precursoare initiate in maduva osoasa sufera diferentierea in celule T capabile sa raspunda antigenilor. Procesul se numeste diferentiere antigen independenta si are loc in timus. • Apoi, celulele T mature antigen dependente sunt activate de antigen si se diferentiaza in celule efectoare (Th, Td, Tc si Ts). Diferentierea secundara are loc in organele limfoide secundare.

30. Celulele pozitive periferice TCR alpha/beta exprima markeri de suprafata CD4 sau CD8, acestia putand fi folositi pentru a diferentia subpopulatiile de celule T mature in periferie: 1. In termeni generali, limfocitele CD4+ reprezinta populatia T "helper". Aceasta este o populatie eterogena de limfocite cu functii critice in activarea macrofagelor, activarea limfocitelor B (secretie Ig), activarea NK, activarea CTL 2. Limfocitele CD8+ reprezinta limfocite T citotoxice , care omoara celulele infectate patogen ca: virusi, unele bacterii intracelulare (Listeria ) si unele protozoare intracelulare (malaria).

31. CELULE PREZENTATOARE DE ANTIGEN (APC) In contrast cu imunoglobulinele produse de celulele B, celulele T nu recunosc antigenii de suprafata, dar recunosc antigene procesate si prezentate de “celule prezentatoare de antigen” Limfocitele T (prin TCR) recunosc antigenul sub forma de peptide scurte prezentate in asociatie cu moleculele HLA clasa I sau clasa a II-a de pe suprafata APC Acest fenomen este cunoscut sub denumirea “restrictie HLA”

32. In interactiunea dintre APC si limfocitul T apar 2 semnale: • Primul semnal: recunoasterea TCR-HLA • Al doilea semnal: recunoasterea intre moleculele costimulatorii: • CD28/B27 • CD2/LFA3 • LFA1/ICAM1 • CD45/CD22 • etc.

33. In general, • moleculele HLA clasa I prezinta antigenul celulelor T CD8+ • moleculele HLA clasa a II-a prezinta antigenul celulelor CD4+

34. PROCESAREA ANTIGENELOR ENDOGENE particularitati Captare Antigenele sunt deja prezente in celula Degradare Antigenele sintetizate in citoplasma sufera aici o proteoliza limitata Formare complex antigen-MHC Peptidele se leaga de MHC clasa I Prezentare Transportul si expresia Ag MHC cu peptidele la suprafata celulei pentru recunoasterea lor de catre LT

35. Concluzii • Celulele T si B recunosc diferit antigenul • Antigenul trebuie prelucrat inainte de a fi prezentat celulelor T • Procesarea antigenului genereaza peptide antigenice • Procesarea antigenului exogen are loc in lizozomi • Procesarea endogena nu are loc in lizozomi • => Mecanismul de procesare a antigenului depinde de compartimentul in care se replica agentul patogen • Procesarea antigenului endogen foloseste proteaze si peptide ca transportori