1

Sistemul imunitar (S.I.) – caracterizare generală, proprietăţi

Sistemul imunitar este un organ difuz, sui generis, de aprox. 900 g la om, adesea ignorat

datorită dispersiei sale în organism, ca celule şi molecule libere în umorile organismului şi fixe,

în ţesuturi şi organe limfoide, care alcătuiesc sistemul limfoid.

Numeroase date din patologia S.I. demonstrează că este un organ vital, fără de care

organismul nu poate supravieţui, în condiţiile în care acesta este supus în permanenţă unor

agresiuni (virusuri, bacterii, microfungi, paraziţi). Deşi numărul celulelor (~1012

limfocite) şi

moleculelor ( ~1020

molecule de anticorpi) sistemului imunitar este imens, acesta nu reflectă

potenţialul real de apărare, deoarece după stimularea antigenică are loc o amplificare enormă a

unor subpopulaţii sau clone de limfocite şi sinteza unui număr enorm de molecule de anticorpi

specifici, la care se adaugă şi potenţialul de refacere şi mobilizare; de ex., un om produce zilnic

aprox. 10 miliarde de limfocite. Celulele şi moleculele S.I. au capacitatea de circulare şi

recirculare prin reţeaua vaselor de sânge şi limfatice, astfel că «patrulează » şi asigură detectarea

substanţelor străine, mobilizându-se pentru anihilarea acestora.

Teoretic, capacitatea de recunoaştere este imensă, respectiv ~1030

molecule diferite

structural care formează «repertoriul» sistemului imunitar, reprezentat de unităţi de recunoaştere

şi cuplare a antigenului, codificate genetic ca receptori celulari şi paratopi (situsurile combinative

ale anticorpilor). Repertoriul real este mai mic (107

– 1011

, după diferiţi autori), oricum este

imens, cu mult mai mare decât numărul proteinelor din organism. Acest repertoriu dă

organismelor posibilitatea de a recunoaşte nu numai toate antigenele naturale, dar chiar orice altă

substanţă artificială, sintetizată până în prezent sau care ar putea fi sintetizată în viitor.

Combinarea specifică dintre Ag şi Ac a fost adesea descrisă ca o reacţie de tip lacăt-cheie, în care

cheia este Ac-ul, iar regiunea complementară acesteia, respectiv lacătul este Ag-ul (sau mai

precis, un epitop din structura acestuia); în aceşti termeni, ar însemna că repertoriul receptorilor

de pe limfocitele T şi al moleculelor de Ig formează un set imens de chei pregătite dinainte, între

care există o cheie potrivită pentru orice lacăt teoretic posibil. Explicatia: capacitatea genelor

care codifica Ig-le de a se combina şi de a suferi mutaţii somatice în cursul proliferării şi

diferenţierii dependente de Ag a limfocitelor B, care vor avea o informaţie genetică (pentru

regiunile variabile ale moleculelor de recunoaştere: Ac liberi şi receptori), diferită de cea a

celulelor-stem de origine.

2

Proprietăţile sistemului imunitar.

Organizarea S.I. în plan biologic este teleonomică, în sensul că este perfect organizat

pentru a-şi îndeplini funcţia sa esenţială: diferenţierea self-ului de non-self. Sistemul imunitar

are următoarele particularităţi:

1. Are o structură în reţea, ai cărei constituenţi sunt situaţi mai ales la zonele de contact cu

substanţele străine, la porţile de intrare în organism. În această reţea, celulele sistemului

imunitar îşi îndeplinesc rolul fiziologic prin interacţiuni cu alte celule şi mecanisme

fiziologice, inclusiv cu cele nespecifice, neadaptative, acestea reprezentând prima linie de

apărare (Fig. 1), pe când cele specifice, adaptative, fac parte din linia a II-a de aparare,

care acţionează după o perioadă de latenţă.

Fig. 1. Reprezentarea schematică a primei linii de apărare a organismului (după Roitt, 1991).

2. Recepţionează informaţii din mediul extern, le recunoaşte şi reacţionează faţă de

acestea, ocupând din acest punct de vedere, locul al II-lea după sistemul nervos. Sistemul

imunitar apare ca un ,,organ de simţ,, pentru stimuli (de natură chimică - macromolecule)

care nu sunt recunoscuţi de sistemul senzorial clasic.

3. Celulele specifice ale sistemului imunitar poartă pe suprafaţa lor un număr mare de

receptori membranari. De ex., o clonă de limfocite are receptori pentru Ag, cu situsuri

de combinare identice, care diferă de receptorii altor clone; rezultă că o clonă diferă de

alta şi prin natura antigenului pe care îl poate recunoaşte şi de care poate fi activată.

4. Capacitatea de a răspunde la toate antigenele pe care virtual le poate întâlni în

natură, datorată repertoriului imens de subpopulaţii sau clone diferite, fiecare purtând

receptori pentru anumite antigene, fiind deci imunocompetente. După pătrunderea în

organism, un antigen interacţionează, teoretic, numai cu o clonă limfocitară, deci cu un

număr mic de celule. Din acest punct de vedere există o redundanţă, care este benefică,

3

pentru că deşi numărul celulelor imunocompetente este mult mai mare, nu sunt utilizate

decât câteva la un moment dat, astfel ca apărarea organismului se realizează cu mare

economie de mijloace. După stimularea realizată prin contactul cu antigenul, clona

respectivă este activată şi intră într-un proces de proliferare intensă şi de diferenţiere

funcţională, celulele devenind efectoare, angajate (engl. commited), Ag-reactive. La baza

răspunsului imun se află selecţia clonală, care determină marea eficienţă a acestui

răspuns, derivată din capacitatea de amplificare a efectelor sale, consecutivă stimulării

antigenice (fig. 2).

5. Activitatea de supraveghere a sistemului imunitar este facilitată de capacitatea de

circulare şi recirculare a limfocitelor, din sânge în organele limfoide secundare (ganglioni

limfatici, splină, amigdale, plăci Peyer) care reprezintă locul de întâlnire dintre limfocite

şi Ag, şi invers.

6. Memoria imunologică, netransmisibilă ereditar, determină un răspuns imun mai rapid,

mai intens, mai durabil, la a doua întâlnire şi urmatoarele, cu acelaşi antigen = răspuns

anamnestic sau fără uitare (gr. ana-mnesis = amintirea celor din trecut sau an-a-

mnesis=ne-ne-uitare) (fig. 3), pe această proprietate bazându-se procedeul

imunoprofilaxiei prin vaccinare.

CEL.

STEM

Proliferare

Maturare

LT LB Repertoriul de celule imunocompetente,

înainte de contactul cu Ag

OOOOOOOOOOOOOOO = Clone de LT şi LB

Ag stimulare SELECŢIA CLONALĂ

antigenică

Proliferare selectivă Diferenţiere functională

Clona de limfociteAg-specifice

Fig. 2. Schema procesului de selecţie clonală a limfocitelor imunocompetente,

consecutiv stimulării antigenice.

4

Fig. 3. Dinamica răspunsului imun primar şi secundar.

Legenda: ______ Nivelul total al Ig-lor

----------- Titrul IgM

____ Titrul IgG

7. Sistemul imunitar al vertebratelor poate fi asimilat celorlalte sisteme şi poate fi

considerat integrat acestora, sistemului nervos în primul rând, ceea ce explică

scăderea capacităţii de apărare a sistemului imunitar, sub influenţa stresului prelungit. De

asemenea, orice disfuncţie a sistemului imunitar, perturbă funcţiile celorlalte sisteme. În

medicină se foloseşte expresia de «status imunologic», investigat şi în cazul unor boli ale

altor sisteme, deoarece este dovedit faptul că multe afecţiuni au o componentă imună.

De altfel, există numeroase analogii între sistemul imunitar şi sistemul nervos: complexitate

funcţională şi structură în reţea (~ creier mobil), capacitatea de a răspunde diferenţiat la o

varietate de stimuli, o serie de dichotomii şi dualităţi: ambele sisteme primesc şi transmit

semnale, utilizează semnale excitatorii şi inhibitorii, prezenţa unor organe limfoide primare şi

secundare (similar celor nervoase: centrale şi periferice).

Răspunsul imun este o reacţie adaptativă a sistemului imunitar; spre deosebire de

mecanismele de rezistenţă naturală sau imunitate înnăscută, răspunsul imun are caracter

adaptativ, fiind îndreptat spre o anumită substanţă non-self şi realizat prin mobilizarea anumitor

celule preprogramate, care «aşteaptă» să fie activate de un anumit antigen specific.

COMPONENTA UMORALĂ SPECIFICĂ A IMUNITĂŢII

Anticorpii. Bazele moleculare ale răspunsului imun

Imunoglobulinele = glicoproteine a căror sinteză este indusă de prezenţa în organism a

unor substanţe antigenice, care au functie de anticorpi şi rol determinant în reacţiile de

imunitate umorală.

5

Termenul de anticorp, utilizat încă de la sfârşitul secolului al XIX-lea, s-a impus prin

consens internaţional din 1905; prima observaţie a fost legată de proprietatea serului de a

neutraliza acţiunea unor toxine; apoi, s-a observat ca fracţia proteică anihila acţiunea unor

antigene corpusculare (bacterii), iar moleculele respective au fost denumite “anti-corpi”. În 1930,

Tiselius a realizat separarea proteinelor serice prin migrarea în câmp electric, stabilind că

proteinele cu funcţie de anticorpi migrează în fracţia , realizare pentru care a primit premiul

Nobel în 1937. Există şi -globuline fără funcţii de anticorpi, respectiv proteinele Bence-Jones.

În 1970, un comitet de experţi O.M.S. a decis includerea anticorpilor în categoria

imunoglobulinelor, pentru că aceste molecule au funcţii imunitare şi sunt proteine globulare.

Ac = molecule care posedă situsuri de recunoaştere şi combinare specifice cu Ag, legate

de o structură cu funcţii efectoare. Anticorpii naturali sunt heterogeni, pentru că şi antigenele

sunt complexe, heterogene, astfel că după injectarea unui antigen se obţine un ser imun care

conţine anticorpi cu specificităţi foarte diferite, datorită diversităţii epitopilor.

Ig = o grupă de proteine înrudite, cu funcţie de Ac, care există sub formă de molecule

libere sau de receptori membranari pentru Ag, prezenţi pe suprafaţa limfocitelor B, care sunt

celulele efectoare ale răspunsului imun mediat umoral, secretoare de Ac în faza lor finală de

diferenţiere, care poartă denumirea de plasmocit. Migrează electroforetic în zona -globulinelor

şi mai puţin în zona -globulinelor (fig. 4).

Fig. 4. Reprezentarea schematică a principalelor fracţii electroforetice ale proteinelor plasmatice

6

Se găsesc în plasmă, reprezentând 20% din proteinele plasmatice, ca şi în lichidele

extravasculare şi în diferite secreţii exocrine. O parte din molecule se fixează pe receptorii Fc de

pe membrana macrofagelor, limfocitelor B, granulocitelor PMN neutrofile, bazofile şi mastocite,

constituind anticorpii citofili.

În afară de moleculele de Ig (Ac liberi), în organism există şi alte molecule de

recunoaştere: receptorii celulari de pe LT (TCR), receptorii imunoglobulinici de pe LB – cu rol

de receptori pentru Ag, moleculele CMH cls. I şi II etc. Toate aceste molecule alcătuiesc

superfamilia Ig-lor, toate având în structura lor 1 – n fragmente sau domenii polipeptidice,

identice cu domeniul, ca unitate de bază a moleculelor de Ig.

Structura imunoglobulinelor

Anticorpii constituie cele mai heterogene proteine cunoscute, dar în ciuda diversităţii lor,

unitatea de structură moleculară este caracteristică, tipică. Diversitatea se manifestă mai ales la

nivelul unor situsuri cu structură chimică diferită de la Ac la Ac, care determină specificitatea de

reacţie cu Ag-ul care le-a determinat sinteza. Structura imunoglobulinelor a fost descifrată de

către R. Porter şi G. Edelman, descoperire pentru care în 1972 au fost distinşi cu premiul Nobel.

Modelul general de structură al monomerilor de Ig a fost descifrat pe IgG, care reprezintă

~ 80% din cantitatea totală de Ig. Autorii au scindat prin proteoliză enzimatică limitată

moleculele de Ig în fragmente şi lanţuri, care au fost studiate biochimic şi funcţional.

De ex., prin hidroliză enzimatică cu papaină s-au obţinut 3 fragmente (fig. 5):

Papaina

1) IgG 2 fragmente Fab (fragment antigen binding)

1 fragment Fc (fragment crystalisable; cytotropic, complement binding);

care cristalizeaza prin păstrare la 4ºC

Fig. 5. Scindarea enzimatică a moleculei de IgG sub acţiunea papainei.

7

Fab – g.m. 45kDa; situat la capatul NH2 terminal al lanturilor polipeptidice;

- leaga Ag, dar nu formeaza aglutinate si precipitate vizibile;

- monovalent;

Fc - g.m. 50kDa; situat la capatul COOH terminal al lanturilor polipeptidice;

- leaga complementul;

- se poate lega citofil la receptorii pentru Fc de pe membrana unor celule;

Sub acţiunea pepsinei se obţine un singur fragment (fig. 6):

Fig. 6. Scindarea enzimatică a moleculei de IgG sub acţiunea pepsinei.

Pepsina

2) IgG F(ab’)2 – g.m. 100 kDa (fara Fc)

- fragment bivalent, care leagă Ag şi participă în calitate de Ac

complet la reacţiile de aglutinare şi precipitare;

Reducerea –S-S-

3) IgG 4 lanţuri polipeptidice: - 2 lanţuri grele –H (engl. heavy)- g.m. 50kDa

Alchilare (2-mercaptoetanol + uree) - 2 lanţuri uşoare- L (engl. light)- g.m. 25kDa

- niciunul dintre lanţuri nu poate lega singur Ag, fiind necesară legarea lor 2 câte 2 (L+H);

- cele 4 lanţuri sunt unite între ele prin punţi disulfidice –S-S-, formate la nivelul resturilor de

cisteină; intra- şi intercatenare;

- legaturile –S-S- sunt esenţiale pentru asigurarea structurii tridimensionale a moleculei şi

pentru funcţionalitatea sa;

- lanţurile L sunt comune pentru toate clasele de Ig; din punct de vedere antigenic sunt însă de

tip k sau ;

- în moleculele de Ig ambele lanţuri L sunt de acelaşi tip; 65% dintre moleculele de Ig umane

conţin lanţuri Lk; la şoarece- 95% - Lk.

8

Lanţurile H conţin 450 – 600 AA; regiunea CH are 3 - 4 domenii alcătuite din 100 –110

AA: CH1, CH2, CH3, (CH4). Ig din clasele G, A, D au 3 domenii C, iar clasele M şi E au 4

domenii C.Domeniile se pot nota şi astfel Cγ1, Cγ2, Cγ3 –pentru IgG ş.a.m.d. Lanţurile H – se

deosebesc prin proprietăţile antigenice, conferind caracterul de “clasă” al Ig-lor :

- clasa IgG – lanţ

- clasa IgM – lanţ

- clasa IgA – lanţ

- clasa IgD – lanţ

- clasa IgE - lanţ

Lanţurile L conţin 214 AA, au o g.m. de 25 kDa, se compun dintr-un domeniu variabil

VL şi unul constant CL, fiecare de 107 resturi de AA. Întotdeauna se ataşează Vk+Ck şi Vλ+Cλ.

Analiza structurală şi chimică a lanţurilor moleculelor de Ig s-a realizat folosind populaţii

moleculare omogene, de la bolnavi cu mielom multiplu (plasmocitom)- stare patologică caracterizată

printr-o sinteză crescută de molecule de Ig normale – uşor de purificat şi analizat (~ 95%). In alte stări

patologice se sintetizează în exces molecule patologice de Ig; de ex. în mielomul micromolecular sinteza

de lanţuri L în exces, conduce la dimerizarea şi eliminarea lor prin urină (proteine Bence - Jones); în

boala lanţurilor grele lipsesc AA care formează domeniul CH1.

Analiza cristalografică în raze X a Ig-lor a relevat faptul că lanţurile polipeptidice nu sunt

secvenţe lineare, ci pliate, formând regiuni globulare compacte numite domenii, spaţial distincte,

cu o structură tridimensională foarte asemănătoare (fig. 7).

Fig. 7. Structura pe domenii a moleculei de IgG, generate prin formarea de legături

disulfidice intracatenare (http:www.medicine.uiowa.edu+martin.lab).

9

La bifurcaţia moleculei în Y se află regiunea „balama”, compusă din 15 AA şi 2 legături

-S-S-, care asigură legătura între cele 2 perechi de lanţuri şi simetria moleculei. Regiunea este

sensibilă la acţiunea enzimelor, datorită resturilor de prolină, care împiedică formarea structurii

α-helicoidale. Este regiunea care uneşte Fab şi Fc, rezultând un complex molecular unic.

Regiunea balama este formată dintr-un octopeptid ciclic, rigid, care acţionează ca un

pivot al părţii flexibile a regiunii, enzimele proteolitice (papaina, tripsina) clivând molecula de Ig

înaintea pivotului. IgA este mai puţin sensibilă la atacul enzimatic, datorită bogăţiei de HC din

vecinătate. La clasele IgM şi IgE această regiune lipseşte, fiind prezent un domeniu suplimentar,

care este considerat precursorul său evolutiv.

Regiunea ,,balama,, are un rol important şi în flexibilitatea şi funcţionalitatea moleculei,

în sensul că permite fragmentelor Fab orientarea în spaţiu, rotirea, desfacerea, apropierea braţelor

în funcţie de spaţierea epitopilor, asigurând eficienţa de legare a acestora.

Prin regiunea „balama”, se trasmit din fragmentele Fab (de la situsurile combinative), în

fragmentul Fc efectele complexării moleculei de Ig cu Ag, având deci şi un rol de transductor de

semnale informaţionale. În absenţa acestei regiuni, moleculele de Ig îşi pierd funcţia, astfel că

prin legarea directă a Fab de CH2 rezultă molecule rigide în forma literei T, cu funcţii alterate

(aceste molecule sunt incapabile să lege C1q, să interacţioneze cu receptorii Fc de pe membrana

leucocitelor PMNN, a limfocitelor B, au o slabă afinitate pentru cei de pe membrana

macrofagelor, au o capacitate redusă de legare de sinciţiotrofoblaştii placentari, dar îşi păstrează

capacitatea de legare a proteinei A stafilococice - SpA).

Situsurile combinative ale anticorpilor (S.C.) sau paratopii sunt situaţi la extremităţile NH2-

terminale ale fragmentelor Fab. Reprezintă locul prin care molecula de Ig recunoaşte şi leagă specific Ag.

Paratopul este alcătuit din regiunile variabile VH+VL, fiind diferit ca formă, dimensiuni. O moleculă

de IgG (monomer) are două situsuri combinative (paratopi). Situsul combinativ conţine 3 regiuni

hipervariabile, notate CDR (regiuni determinante de complementaritate), care sunt inserate între 4

segmente notate Fr (engl. frame work = regiuni cadru), conservate în cursul evoluţiei. În aceste zone este

prezent glicocolul, care contribuie la invariabilitatea lor. Prin plierea lanţurilor H şi L, zonele

hipervariabile de pe lanţul H se apropie de cele de pe lanţul L, astfel încât formează o unitate funcţională,

respectiv situsul combinativ sau paratopul. Prin cercetări de radiocristalografie s-a demonstrat că suportul

molecular al reacţiei Ag-Ac este reprezentat de interacţia dintre D.A., cu anumiţi aminoacizi din regiunile

hipervariabile ale moleculei de Ig. Ceilalţi aminoacizi aparţin domeniilor variabile, deşi nu sunt implicaţi

direct în legarea antigenului, îndeplinesc un rol foarte important, funcţionând ca un schelet pentru plierea

catenelor regiunilor variabile şi pentru păstrarea integrităţii S.C. Secvenţa aminoacizilor în CDR este

10

variabilă, numărul specificităţilor rezultate fiind destul de mare pentru a corespunde tuturor

epitopilor existenţi în natură.

Fragmentul Fc este alcătuit din domeniile constante CH2 şi CH3 ale lanţurilor H, unite

prin punţi disulfidice (un domeniu suplimentar CH4 este prezent la Ig M şi IgE). La un pH acid

(2,5) regiunea dintre domeniile CH2 şi CH3 devine sensibilă la clivajul enzimatic, iar la pH

neutru redevine rezistentă. Dacă prin hidroliza enzimatică cu papaină a moleculei de IgG se obţin

2 fragmente Fab şi un fragment Fc, prin acţiunea prelungită a acestei enzime, pe lângă

fragmentele Fab se obţine şi un Fragment Fc’ sau pFc (pepsic). Aşa s-a demonstrat că domeniul

CH2 leagă complementul şi este responsabil de rata catabolismului întregii molecule.

Moleculele de Ig reprezintă sediul unei dualităţi funcţionale: fragmentele Fab leagă

specific antigenul, datorită variabilităţii lor, pe când fragmentele Fc, caracterizate prin constanţă,

conferă moleculelor de Ig posibilitatea de a prezenta antigenele fixate de Fab, sistemelor celulare

şi umorale de distrugere şi eliminare.

Glucidele din structura Ig-lor (glicoproteine)

Toate clasele de Ig au o componentă glucidică (oligozaharidică) localizată în regiunea

constantă CH2, sub forma unor catene laterale simple sau complexe care reprezintă 3 – 13% din

greutatea moleculelor. Sunt secvenţe foarte heterogene, reprezentate de glucozamină (GlcN),

glucoză, galactozamină (GalN), acid sialic, fucoză, manoză, care se adaugă secvenţial pe

parcursul sintezei Ig-lor. Legarea începe înainte ca sinteza să fie completă şi se încheie la secreţia

Ig-lor (la trecerea din RER în aparatul Golgi, sub acţiunea transglucozidazelor membranare

nespecifice). Prezenţa lor este corelată, se pare, cu procesul de transport transmembranar şi de

secreţie a Ig-lor. Glucidele din structura glicoproteinelor, în general, conferă acestora

următoarele proprietăţi:

- cresc solubilitatea proteinelor;

- induc şi menţin lanţurile peptidice într-o conformaţie tridimensională funcţională;

- protejează proteinele faţă de atacul enzimatic;

- scad imunogenitatea;

- controlează timpul de înjumătăţire al glicoproteinelor solubile şi celulare.

Aşa cum s-a arătat, analiza cristalografică în raze X a Ig-lor a demonstrat că lanţurile

polipeptidice nu sunt lineare ci pliate, ca regiuni globulare, compacte, numite domenii, spaţial

distincte, cu structură 3-dimensională asemănătoare şi rezistente la proteoliză. Domeniul se

înscrie într-un cilindru cu diametrul de 3,5 nm şi este format din 60-70 aminoacizi, fiind

11

stabilizat de o punte –S-S- situată în regiunea centrală a unei unităţi de omologie formată din 110

aminoacizi. Toate domeniile analizate au prezentat un model unic de pliere antiparalelă a

lanţurilor polipeptidice, numit β-pliere, pliere–Ig (engl. Ig-folding).

Domeniile fiecărui lanţ nu sunt independente de cele din lanţul opus, ci formează perechi

de unităţi de omologie care se constituie în unităţi structurale numite module (de ex., VL şi VH

izolate au slabă capacitate de a lega Ag, dar VL + VH formează situsul combinativ = paratop,

cu mare afinitate pentru Ag. Au fost descrise 2 tipuri de interacţiuni între domenii adiacente:

Heterogenitatea Ig-lor

Ig sunt foarte heterogene, în privinţa încărcăturii electrice şi a migrarii electroforetice,

specificităţii de Ac, caracterului antigenic etc. Heterogenitatea antigenică se relevă după

inocularea la alte organisme în care se comportă ca Ag, determinând sinteza de Ac anti-Ig.

Această enormă diversitate a Ig-lor este generată de secvenţa aminoacizilor de la nivelul

diferitelor domenii, care determină diferenţe antigenice şi existenţa următoarelor specificităţi:

1) Specificitatea sau heterogenitatea izotipică;

2) ,, ,, alotipică;

3) ,, ,, idiotipică.

1) Heterogenitatea izotipică a imunoglobulinelor

Reprezintă caracterul antigenic al moleculelor de Ig caracteristic tuturor indivizilor unei

specii. Pe baza acestei specificităţi, în cadrul aceleiaşi specii sunt mai multe clase şi subclase de

molecule de Ig, care diferă prin proprietăţile lor antigenice şi funcţionale. La mamifere se cunosc

5 clase de Ig ( fig. 8), unele diferenţiindu-se în subclase.

Fig. 8. Structura celor cinci clase de Ig (sferele indică localizarea determinanţilor antigenici

izotipici ai lanţurilor H) .

12

De ex., clasa IgG are 4 subclase, lanţurile H ale acestora fiind notate cu γ1 – γ4. IgA şi IgM au

câte două subclase. La variantele antigenice izotipice contribuie şi frecvenţa răspândirii lanţurilor

uşoare k şi λ. Diferenţele antigenice ale lanţurilor H sunt semnificative, gradul de omologie fiind

de 40%. Acesti determinanţi antigenici localizaţi în domeniile constante sunt comuni

indivizilor unei specii şi se manifestă ca antigene după inocularea într-un organism aparţinând

altei specii. De ex., dacă se inoculează IgG umane la iepure, se obţine un antiser cu Ac anti-IgG

umane, care va precipita toate subclasele de IgG umane sau, un antiser preparat pe iepure faţă de

lanţurile λ umane, va reacţiona şi va precipita Ig-le umane din orice clasă care conţin lanţuri Lλ.

Clasele şi subclasele de Ig au proprietăţi structurale, antigenice, dar şi funcţionale diferite:

Clasa IgG – Ig-le din această clasă constituie tipul reprezentativ de Ig, fiind cel mai

bine cunoscute Ig; reprezintă 70-75% din totalul Ig-lor serice, astfel că sunt uşor de obţinut în

stare pură, de studiat biochimic şi funcţional. Formula moleculară: 2k2 sau 22. Constanta de

sedimentare este de 7S, g.m. 150 kDa, concentraţia serică variind între 800– 2000 mg%.

Moleculele de IgG sunt termorezistente, nefiind denaturate la 75ºC, timp de 30min; au un mic

procent de glucide (2 –3%), un timp de înjumătăţire (T 1/2) lung, de 21-23 zile (mai redus la

IgG3). O concentraţie mare de IgG este prezentă în infecţiile cronice.

Moleculele IgG reprezintă anticorpii răspunsului imun secundar, fiind sintetizaţi după

stimularea antigenică secundară sau în cursul răspunsului primar, după comutarea clasei. Sunt

anticorpii tipic precipitanţi, fiind principalii Ac cu rol în neutralizarea toxinelor bacteriene şi a

virusurilor. Mediază citotoxicitatea anticorpo-dependentă, ca şi fagocitoza opsonică (imună),

după interacţiunea cu receptorii Fc de pe suprafaţa fagocitelor. IgG leagă C1q şi activează

sistemul complement pe calea clasică (cu excepţia subclasei IgG4), leagă proteina A stafilococică

(SpA), reacţionează cu factorii reumatoizi - FR (autoanticorpi IgM sau IgG, anti IgG proprii,

modificate conformaţional, datorită unui defect de glicozilare, care se produce în cursul

infecţiilor streptococice cronice şi al complicaţiilor acestora). De asemenea, se fixează de celule

şi ţesuturi cu receptori Fc, inclusiv de sinciţiotrofoblaştii placentari, fiind singurii Ac care pot

traversa placenta, asigurând imunitatea dobândită pasiv a nou-născutului. Nivelul seric al IgG la

nou-născut este de 110% faţă de cel matern, IgG fiind pompate activ în organismul fetal. Ac

materni persistă până la vârsta de 3-6 luni, sinteza proprie de IgG începe la 3 luni, iar nivelul

normal este atins la 3 - 6 ani (fig. 9). Functiile IgG sunt prezentate schematic in fig. 10.

Filogenetic, IgG au apărut la peştii dipnoi.

În cadrul acestei clase există 4 subclase (fig. 11), prezente la toţi indivizii (este izotip).

13

Fig. 9. Concentraţia de IgG în dinamică în organismul uman (după Miller şi col., 1991).

Fig. 10 . Functiile IgG: 1) Activarea SC pe calea clasică; 2) Fagocitoza opsonică; 3) Mediatori ai

citotoxicităţii celulare anticorpodependente (ADCC); 4) Neutralizarea toxinelor (reacţia de

seroneutralizare) (după Miller şi colab., 1991).

14

Fig. 11. Structura moleculelor de IgG, aparţinând celor 4 subclase.

Clasa IgM. Moleculele de IgM au cea mai mare greutate moleculară - 950 kDa, 19S.

Reprezintă 3 – 10% din cantitatea totală de Ig (concentraţie serică cuprinsă între 60 – 280 mg%).

Lanţul µ are 576 de aminoacizi şi 5 domenii, dintre care 4 constante. IgM constituie anticorpii

răspunsului imun primar, care apar după primul contact cu Ag. Anticorpii IgM au T ½ = 10 zile,

sunt termorezistenţi şi au un conţinut de 12% glucide.

Structural sunt molecule pentamerice, libere în circulaţie sau molecule monomere fixate pe

membrana limfocitelor B. Pentamerul este alcătuit din 5 unităţi identice, legate între ele prin

legături disulfidice şi prezintă 10 situsuri identice de combinare cu Ag, dintre care sunt active 5,

maximum 6, datorită unui efect de mascare sterică. IgM pentameră are în structura sa şi un alt

component, esenţial pentru polimerizare, un lanţ care reuneşte monomerii la nivelul domeniului

CH4, motiv pentru care a fost numit lanţul J (engl. joining chain = lanţ de unire), deci formula

moleculară este (µ2L2)5-J. Ansamblul are o mare flexibilitate, molecula având formă de «stea»

sau «păianjen», cu diametrul de 30 nm, formă ce se modifică în funcţie de relaţia cu Ag. Datorită

volumului mare al moleculei, este numită şi 2 – macroglobulina (fig. 12) şi prezentă mai ales în

sistemul circulator şi în mică măsură în ţesuturi (în lichidul interstiţial).

Moleculele de IgM au o mare capacitate de aglutinare, fiind Ac tipic aglutinanţi (capacitate

de 1000x mai mare decât IgG), de precipitare şi mai ales de activare a sistemului complement pe

calea clasică (de 100x mai mare decât IgG). Pentru legarea componentului C1q şi activarea C pe

calea clasică, ce conduce la citoliză, condiţia obligatorie este ca 2 molecule de Ig foarte apropiate

să lege acest component, concomitent, la nivelul fragmentelor Fc. IgM fiind o moleculă

pentameră, este suficientă o singură moleculă pentru activarea C, deoarece condiţia obligatorie se

realizează de la sine, respectiv legarea C1q de 2 fragmente Fc. La IgM situsul de activare a C

15

este situat la nivelul domeniilor CH3 – CH4 şi devine accesibil (ca şi în cazul IgG) în urma

modificării conformaţiei sterice, după reacţia cu Ag, lanţul J nefiind implicat în acest proces.

Fig. 12. Structura moleculei pentamerice de IgM.

Anticorpii din clasa IgM au rol în apărarea faţă de antigene cu determinanţi antigenici

repetitivi, faţă de Ag complexe, activând citoliza celulelor străine mediată de complement,

mecanism de apărare activ în bacteriemii.

În dezvoltarea ontogenetică, primii Ac sintetizaţi aparţin acestei clase. În serul nou-

născutului Ig-le dominanante sunt deci IgM. Chiar şi la această vârstă, un nivel crescut de IgM

sugerează existenţa unor infecţii cu virusurile rubeolic sau citomegalic, cu bacteriile Treponema

pallidum, Listeria monocytogenes sau protozoarul Toxoplasma gondii, agenţi infecţioşi care se

pot transmite transplacentar. Atinge nivelul seric normal la vârsta de 1 an.

IgM sunt Ig-le caracteristică răspunsului imun primar, apărând la 3 zile după inocularea Ag-

lui, nivelul maxim este atins între 6 şi 10 zile, după care sunt înlocuite de IgG (prin procesul de

comutare a clasei, sinteza de IgM fiind inhibata printr-un proces de feed-back negativ, datorat

afinităţii mai mari a IgG pentru Ag, care competiţionează pentru acesta cu IgM), după aprox. 10

zile de la inoculare (continuă şi sinteza de IgM, dar este mai redusă). Aglutininele şi din

sânge, care au capacitatea de a detemina aglutinarea Ag-lor de grup sanguin de pe hematiile

histoincompatibile, sunt Ac din clasa IgM. Pe baza datelor de imunochimie, clasa IgM este

considerată cea mai bine conservată în evoluţie. Filogenetic, forma monomeră a apărut la

vertebratele inferioare, iar forma polimerică, cu lanţul J – la rechini.

La adulţi, în serul bolnavilor cu artrită reumatoidă, apar Ig specifice numite factori

reumatoizi (FR), IgM (sau IgG) anti – IgG proprii, modificate conformaţional.

Spre deosebire de alte clase de Ig, sinteza IgM este mai puţin influenţată de acţiunea unor

factori imunodepresori, totuşi în sindroame de maladsobţie şi infecţiile cronice scade

concentraţia de IgM serică, fiind crescută în infecţiile acute, în general. O concentraţie crescută

16

se înregistrează în artrite reumatoide şi hepatite acute. Sunt Ac foarte eficienţi în bacteriemii,

legarea toxinelor (difterică, tetanică, botulinică sau cea de şarpe).

Monomeri de IgM se găsesc pe membrana limfocitelor B (IgMm), lanţurile grele ale acestora

având o regiune transmembranară hidrofobă şi una intracitoplasmatică; moleculele de IgMm au

rol de receptori pentru Ag (BCR = B cell receptor). Monomeri de IgM se găsesc şi în ser, în

concentraţii foarte mici in mod normal (care cresc însă într-o serie de boli, cum ar fi

macroglobulinemia Waldenström, lupusul eritematos diseminat –LED ; in maladia Waldenström creşterea

nivelului seric al IgM monoclonale, însoţită de scăderea IgG şi IgA şi tendinţa acestor molecule de a

forma polimeri, conduc la instalarea unui sindrom de hipervâscozitate a sângelui).

Clasa IgA. Unitatea de bază este monomerul cu formula 2k2 sau 22. Se prezintă şi în

formă dimerizată. Monomerul are 7S, g.m. 160 kDa şi o structură asemănătoare cu cea a IgG.

Dimerul se formează cu ajutorul unui lanţ de unire J. IgA sunt prezente atât în ser, cât şi în

secreţii. Clasa IgA este mai bogată în hidraţi de carbon comparativ cu IgG, legaţi în special de

regiunea «balama» (7-11%). Anticorpii IgA au T ½ = 6 zile şi sunt termorezistenţi.

Există două subclase de IgA: IgA1 şi IgA2 (fig. 13a). Subclasa IgA1 este prezentă în

proporţie de 90% în ser (80% fiind monomeră). Subclasa IgA2 are o structură originală, lanţurile

L fiind legate între ele prin legături covalente, iar de lanţurile H prin interacţiuni necovalente.

Este predominantă în secreţii, in forma dimerizata (fig. 13b).

IgA serică are o concentraţie relativ mare (90 – 450 mg%), reprezentând cca 15 -20% din

totalul Ig-lor aflate în circulaţie. Deşi în cantitate mare în ser, IgA serice au o activitate slabă de

Ac. Nivelul seric normal este atins la vârsta de 14 ani.

a) b)

Fig. 13. a) Structura monomerilor de IgA, aparţinând celor 2 subclase ; b) structura dimerului de sIgA (Kerr, 1990).

17

IgA secretorie (sIgA), cu o denumire considerată improprie stricto sensu, este forma

prezentă în secreţii unde predomina ca dimer, cu constantă de sedimentare 11S şi g.m. 400 kDa.

Sunt prezenţi şi polimeri (n = 3, 4, 5) ca şi monomeri în cantitate foarte redusă. Este secretată de

plasmocitele din foliculii limfoizi prezenţi în chorionul mucoaselor (stratul profund al acestora

fiind vascularizat). În afară de lanţul J, dimerul mai conţine o glicoproteină suplimentară

denumită ,,piesa secretoare,, sau piesa S sau CS, care nu are nici o relaţie structurală sau genetică

cu moleculele de IgA, fiind sintetizată de către celulele epiteliale şi nu de către plasmocite.

Formula moleculară a dimerilor este următoarea: (2L2)2 .J. CS. (fig. 14). CS serveşte ca ligand

al dimerilor IgA pe suprafaţa celulelor epiteliale, în momentul traversării acestora (fig. 15). CS

conferă moleculelor şi rezistenţă sporită la acţiunea enzimelor proteolitice prezente în secreţii (în

plus şi regiunea «balama» este mai rezistentă la proteoliză, fiind mai scurtă).

Fig. 14. Structura dimerului de sIgA (după Miller şi colab., 1991).

Fig. 15. Transportul moleculelor de IgA prin celulele epiteliale ale mucoaselor (dupa Abbas, 2000) .

18

Funcţiile IgA.

Moleculele de IgA serice nu activează complementul pe calea clasică, nu favorizează

fagocitoza opsonică, nu aglutinează, nu precipită Ag-le. Rolul lor este de a îndepărta Ag-le

provenite din alimente sau Ag solubile ale bacteriilor din microbiota normală pătrunse în

circulaţie, care astfel vor fi eliminate rapid, împiedicând accesul acestora la celulele sistemului

imunitar şi devierea răspunsului imun de la funcţia sa normală de îndepărtare a non-self-ului. În

alte lichide biologice ale corpului, cum ar fi LCR, lichidul pleural, amniotic, sinovial, ca şi în ser

- predomină IgG, raportul IgG : IgAserică, fiind în jur de 5:1.

Moleculele de IgA secretorii sunt prezente în toate tipurile de secreţii (secreţia nazală,

bronşică, suc gastric, intestinal, secreţie biliară pancreatică, secreţia vaginală, lichidul prostatic,

în lichidul lacrimal, în salivă, în lapte şi colostru), dar în concentraţii diferite. Copilul la naştere

are un nivel seric redus de IgA, dar primeşte sIgA de la mamă, sinteza proprie începând după 30

de zile de la naştere. De aceea, copiii alimentaţi natural sunt mai puţin receptivi la infecţii

intestinale şi respiratorii, comparativ cu cei alimentaţi artificial.

Moleculele de sIgA au un rol important în apărarea locală antivirală şi antibacteriană,

determinând imobilizarea şi agregarea agenţilor infecţioşi. Mecanismul de acţiune constă în

inhibarea aderenţei agenţilor infecţioşi la nivelul receptorilor specifici prezenţi pe suprafaţa

celulelor epiteliale şi a colonizării consecutive a mucoaselor, fenomenul fiind denumit excludere

imună. S-a demonstrat că nivelurile crescute de sIgA cu specificitate faţă de microorganismele

cariogene au un rol important in generarea rezistenţei la carii. Se pare că sIgA reglează cantitativ

şi calitativ (componenţa în specii) microbiota normală a mucoaselor. Dezvoltarea în filogenie a

unui sistem imunitar specializat al mucoaselor, apare foarte avantajoasă, luând în considerare

suprafeţele extensive ale corpului şi particularităţile epiteliilor acoperite de membrane mucoase

vulnerabile. IgA secretoare, component umoral specific al acestui sistem acţionează prin câteva

mecanisme cum ar fi: excluderea imuna (sIgA previne aderarea microorganismelor şi a

proteinelor străine la suprafeţe mucoase), urmată de clearance-ul complexelor imune, prin

eliminarea lor de către curentul de mucus.

Microorganismele patogene (bacterii, levuri) care colonizează mucoasele prezintă, în

general, proprietatea de a elabora enzime extracelulare cu ajutorul cărora contracarează efectul

protector al sIgA. În general, sinteza IgA - proteazelor este asociata la bacteriile respective cu

prezenta capsulei (efect anti-opsonizant), fapt care le confera avantaje deosebite în colonizarea

19

mucoaselor. Pentru a inhiba activitatea proteazelor, organismul-gazdă produce în cursul

răspunsului imun anticorpi (IgA şi IgG) anti-protează, rezistenţi la acţiunea enzimelor (Zarnea,

1994; Hube, 1998).

Indivizii cu deficit de IgA (1: 700 de subiecţi) sunt sensibili la infecţii ale mucoaselor

respiratorii, intestinale, ale conjunctivei etc., dar predispuşi şi la boli autoimune. CS poate fi

prezent, ceea ce demonstrează sinteza sa independentă de cea a Ig-lor, în timp ce în serul

aceastor indivizi nivelul IgG şi IgM se menţine în limite normale. În caz de mieloame de tip IgA

predomină forma polimerică de IgA (Kerr, 1990). Filogenetic, IgA este prezentă pentru prima

dată la păsări (Păunescu şi colab., 1999).

Clasa IgD – a fost descoperită în anul 1965 în serul unui bolnav cu mielom de tip IgD,

nivelul fiziologic în ser fiind foarte scăzut (cca 40mg/l), ceea ce reprezintă aprox. 0,2 – 1% din

cantitatea totală de Ig. Are o g.m. de 185kDa, 7S şi formula moleculară: 2k2 sau 22. Lanţul

are 3 domenii constante şi o regiune «balama» foarte lungă (65 de aminoacizi), responsabilă de

marea sensibilitate a anticorpilor din această clasă la proteoliză enzimatică şi temperatură (la

56ºC, timp de 30 min). Lanţurile sunt puternic glicozilate (9 - 14% hidraţi de carbon).

Catabolismul acestor molecule este extrem de rapid, T ½ = 3 zile. IgD există în organism sub

două forme, şi anume ca molecule solubile, circulante în plasmă şi ca receptor pentru Ag pe

membrana limfocitelor B. Aceste molecule au un fragment hidrofob la extremitatea

carboxiterminală, prin care molecula se fixează la membrana LB, datorită căruia au şi o g.m. mai

mare decât a moleculelor libere.

Rolul biologic, în special al moleculelor serice, este de importanţă minoră. Astfel, IgD nu

fixează şi nu activează C, nu traversează placenta, nu provoacă degranularea bazofilelor şi a

mastocitelor, nu se fixează citofil pe monocite sau limfocite. Se pare că moleculele IgD ar avea

un rol important numai la nivel celular, ca receptor pentru Ag pe membrana LB, în asociere cu

IgMm monomere, cu aceeaşi specificitate. Se pare că intervin şi în diferenţierea limfocitelor B ca

şi în instalarea memoriei imunologice. Concentraţia serică la om creşte de la naştere până la 15

ani, după care rămâne la nivel constant toată viaţa, în mod normal. Concentraţia IgD creşte în

mod fiziologic în sarcină şi mai ales în timpul naşterii şi patologic în unele infecţii cronice la

copii, în astmul bronşic, în pneumonii virale, în boala reumatoidă, L.E.D., leucemia limfatică

cronică, mielomul de tip IgD şi boala Hodgkin. Au fost evidenţiaţi Ac din această clasă faţă de

penicilină, insulină, toxină difterică, lactoproteine, Ag nucleare şi tiroidiene.

20

Clasa IgE – a fost descoperită în anul 1966. Notaţia E, derivă de la tipul de lanţ greu -, dar

şi de la „eritem” (roşeaţă), pentru că reprezintă aşa-numitele molecule de Ac reaginici sau Ac

sensibilizanţi ai pielii (citotropi). Formula moleculară este 2k2 sau 22, g.m. 190 kDa, 8S, T ½

= 2 zile şi sunt molecule termosensibile (sunt denaturate la 56ºC, timp de 30 min). Prin încălzire

IgE îşi pierde capacitatea reaginică, nu însă şi funcţia de Ac, de recunoaştere specifică a Ag-lor.

Lanţurile au 5 domenii (g.m. 75 kDa) şi conţin un procent mare de hidraţi de carbon (12%).

Concentraţia serică este redusă, de aprox. 250 ng/ml (0,004% din totalul Ig-lor), dar crescută în

colostru (sute de ng), scăzând apoi în laptele matern, rămânând la valori crescute numai la

mamele cu alergii. Nu se transmit transplacentar, dar copilul o primeşte prin colostru, deşi

sinteza proprie începe încă din perioada intrauterină. Nivelul seric normal este atins la 14 ani.

IgE nu activează C, dar se leagă citofil de receptorii Fc de pe membrana mastocitelor

(bazofile tisulare, prezente şi la nivelul mucoaselor şi a ţesutului conjunctiv), inducând

degranularea acestora şi eliberarea de amine vasoactive. IgE are un rol important şi în cursul

inflamaţiei. În momentul în care în organism pătrunde un alergen care este recunoscut şi

reacţionează specific cu Ac IgE fixaţi citofil, se transmit semnale în celulă, care determină

degranularea mastocitelor şi eliberarea imediată a unor cantităţi mari de amine vasoactive, care

sunt mediatori farmacologic activi preformaţi de tipul histaminei, serotoninei, care vor determina

vasodilataţie, contracţia muşchilor netezi, creşterea permeabilităţii vaselor sanguine. Sunt

eliberaţi şi factori chemotactici pentru eozinofile, neutrofile, proteaze ce afectează membrana

endoteliilor şi TNF –α cu efect inflamator. Se sintetizează şi sunt eliberaţi şi mediatori nou

formaţi, de tipul prostaglandinelor care determină vasodilataţie şi agregarea trombocitelor, de

tipul leucotrienelor, cu rol în creşterea permeabilităţii vaselor sanguine şi secreţia de mucus,

generând simptomatologia tipică a reacţiilor de hipersensibilitate de tip I sau de tip imediat

(reacţii alergice). Simptomatologia depinde şi de situsul anatomic interesat. Un organism

sensibilizat faţă de un anumit antigen (alergen), răspunde exagerat, de unde denumirea de reacţie

de hipersensibilitate, de tip imediat pentru că se produce în câteva minute după contactul cu

alergenul, deoarece IgE sunt deja sintetizate şi legate citofil (fig. 16).

Ca şi celelalte molecule de Ig, moleculele de IgE sunt secretate de către plasmocite, aflate

sub controlul limfocitelor Th şi Ts, acţiunea acestui ultim tip celular tinzând să limiteze durata şi

intensitatea răspunsului imun în general, inclusiv prin IgE. De regulă răspunsul cu Ac IgE este

precoce, fiind sintetizaţi imediat după IgM şi înainte de IgG, producţia putându-se prelungi însă

luni şi chiar ani de zile, ceea ce explică durata mare a manifestărilor alergice.

21

Fig. 16. Fixarea citofilă a IgE la receptorii Fc de pe suprafaţa bazofilelor şi mecanismul unei reacţii

alergice, declanşată de pătrunderea unui alergen în organism şi degranularea consecutivă a bazofilelor.

COMPONENTA UMORALĂ NESPECIFICĂ

Sistemul complement (SC) şi reacţiile Ag-Ac cu participarea complementului

SC reprezintă un complex de proteine serice care interacţionează pentru a forma un

sistem efector, capabil să detemine liza unor celule străine şi / sau o serie de activităţi biologice

importante, cu rol esenţial în desfăşurarea răspunsului imun.

Acţiunea sa a fost descoperită de către Pfeiffer (1895), în cursul studiilor privitoare la

bacterioliza imună a vibrionului holeric, studii care au demonstrat că activitatea anticorpilor

depinde de prezenţa unui factor termolabil, prezent în serul sanguin proaspăt, numit de Buchner

(1899) alexina (gr. alexsein = a respinge, a apăra) şi de către Bordet (1900) – complement.

Această denumire exprima ideea, infirmată ulterior că SC ajută anticorpii să-şi exercite funcţiile

efectoare de apărare. Această concepţie iniţială a fost restructurată, inversând relaţia dintre

anticorpi şi C, în sensul că Ag, reprezentate de celule invadatoare, sunt atacate efectiv de

complement, în timp ce Ac au doar funcţia de recunoaştere şi identificare a acestora şi de

activare a SC, a cărui funcţie esenţială este citoliza celulelor străine. Complementul nu este o

substanţă unică, ci un sistem alcătuit din ~ 26 de componente proteice, organizate în 9 grupe,

care se găsesc în ser în stare inactivă, dar pot fi activate enzimatic pe două căi: clasică şi

alternativă.

Proteinele SC reprezintă 10 – 15% din globulinele serice normale, a căror concentraţie nu

este influenţată de stimularea antigenică (imunizare), nici de gradul de activare a celulelor S.I., ci

de starea de nutriţie (mai ales de aportul proteic) şi de factorii genetici (de specia animalului

22

considerat – de ex., serul de cobai are cea mai mare concentraţie de complement). Sunt proteine

termolabile (inactivate la 56 o C, timp de 10 min.) sintetizate mai ales de către hepatocite, dar şi

de către macrofage, monocite; C1q este sintetizat exclusiv de către epiteliul gastrointestinal şi

urogenital. Unele componente au rol efector, altele au rol de reglare. Indiferent de calea de

activare, primul component odată activat, declanşează o reacţie în lanţ sau în “cascadă”,

inducând activarea următorului component ş.a.m.d.

Nomenclatură. Proteinele SC circulante, inactive sunt desemnate prin litera C, urmată de

un indice numeric de la 1 – 9, care corespunde ordinii în care proteina respectivă intră în reacţie:

C1 - C4 – C2 – C3 – C5 – C6 – C7 – C8 – C9 (numerotarea componentelor izolate şi identificate

s-a făcut înainte de stabilirea ordinii intrării lor în reacţie); alte componente sunt desemnate prin

simboluri (I, B, D, H) sau denumiri obişnuite – properdina.

Fragmentele rezultate din clivarea enzimatică a anumitor componente sunt notate cu

litere mici, adăugate la denumirea componentului normal. De ex., componentul C1 poate fi clivat

în trei subunităţi: C1q, C1r, C1s, care în mod normal sunt menţinute împreună prin legături

necovalente şi în prezenţa ionilor de Ca++

. Componentele cu activitate enzimatică sau cele active

biologic, sunt desemnate print-o bară adăugată deasupra denumirii componentului inactiv; de

ex.: C1s, C3b, C5b67.

Activarea componentelor SC inactive poate fi realizată pe două căi:

1) Calea clasică – activată de formarea complexelor imune Ag-Ac (fig. 17);

2) Calea alternativă – activată de substanţe polimerice: LPS din structura peretelui

celular al bacteriilor Gram negative, polizaharide capsulare bacteriene şi fungice, Ig

polimerizate.

Fig. 17. Activarea componentului C1 pe calea clasică, consecutiv reacţiei Ag-Ac (dupa legarea Ac-lor de

Ag expuse pe membrana celulelor straine).

23

Din punct de vedere funcţional, moleculele SC se împart în 3 grupe: 2 realizează cascada

de reacţii care vor activa C3 (pe una din cele două căi); odată activat, C3 activează a 3-a grupă

care formează “complexul de atac al membranei” (C5 – C9).

Activarea precursorilor inactivi ai SC se face într-o succesiune riguroasă, prin clivare

proteolitică limitată, în general în două fragmente active:

a) fragmentul major - cu 2 situsuri, unul pentru ataşarea la membrana celulară şi un situs activ

enzimatic, necesar clivării următorului component, astfel că se creează un efect de “cascadă

enzimatică”; o parte din moleculele activate se leagă de membranele celulare (C5-C9) şi devin

activatoare pentru secvenţele ulterioare, restul sunt eliberate în circulaţie şi rapid degradate,

inactivate; astfel efectele nocive ale SC sunt limitate la Ag declanşator al răspunsului, iar celulele

organismului-gazdă sunt protejate;

b) fragmentul minor – de regulă nu este implicat în citoliză; rămâne în circulaţie şi exercită efecte

biologice importante: chemotaxia, imunoaderenta, creşterea permeabilităţii vasculare si anafilaxia.

Activarea se realizează pe cele 2 căi:

1) calea clasică - mai rapidă şi mai eficientă – expresia unor mecanisme specifice;

2) calea alternativă – mai lentă şi mai puţin eficientă – o cale primitivă, nespecifică, cu rol

major în apărarea antibacteriană la vertebratele inferioare şi cu rol important la

vertebratele superioare, mai ales la începutul unei infecţii, înainte de sinteza anticorpilor

specifici.

Indiferent de calea de activare a componentelor SC, odata activate acestea contribuie la

functia esenţială a SC, care este citoliza celulelor străine, mecanismul leziunilor induse de SC

fiind de tip osmotic; componentele asa-numitului “complex de atac al membranei” (C5 – C9)

atasate secvential la membrana celulei-straine creeaza în aceasta orificii suficient de mari pentru

a putea permite trecerea masiva a apei şi electroliţilor (fiind hidrofile în regiunea centrală), dar

prea mici pentru proteine şi acizi nucleici, ceea ce în final determină explozia celulei sau citoliza.

COMPONENTA CELULARĂ NESPECIFICĂ

A SISTEMULUI IMUNITAR

Răspunsul imun celular (RIC) este implicat în eliminarea a două categorii de celule:

singenice (self) şi alogenice (străine, transplantate). Celulele proprii pot deveni antigenice prin

uzură, infectare cu virusuri şi bacterii parazite intracelular, malignizare.

24

Componenta celulară a sistemului imunitar este reprezentată de celule nespecifice = fagocite

(PMN şi macrofage, numite şi celule accesorii ale S.I.) şi celule specifice: limfocite T şi B, ca şi

celule limfoide non- T, non– B = NK, K (nespecifice). Aceste elemente celulare sunt prezente

atât în organele limfoide, cât şi în sângele periferic (Fig. 18, A) şi pot fi evidenţiate pe frotiul de

sânge (fig. 18, B).

Fig. 18, A. Liniile celulare derivate din celula stem pluripotentă.

25

Fig. 18, B. Elementele figurate ale sângelui, între care şi celulele sistemului imunitar, observabile

pe frotiul de sânge; 1) monocit; 2) trombocite; 3) PMN neutrofil segmentat; 4) PMN bazofil;

5) limfocit; 6) PMN eozinofil; 7) hematie; 8) monocit; 9) PMN neutrofil nesegmentat.

* Valorile normale ale formulei leucocitare la adult: neutrofile nesegmentate- 1- 4%, neutrofile

segmentate - 60-70%, eozinofile – 1 -4 %, bazofile –0 -1%, limfocite – 25 -30%, monocite – 4 -8%, plasmocite

- 0- 0,5%; de menţionat că la copilul mic proporţiile de PMNN şi limfocite sunt inversate (Ţiţeica şi col., 1984).

Sistemul fagocitar si fagocitoza.

Fenomenul de fagocitoză a fost descoperit în 1882 de către Metchnikoff, care a dat

numele generic de “fagocite” = celule care mănâncă, celulelor libere şi fixe, care au capacitatea

de a îngloba în citoplasmă particulele fine cu care vin în contact şi de a le distruge prin digestie

intracelulară, ori de câte ori natura chimică a acestora le face accesibile enzimelor fagocitului.

Fagocitoza este foarte răspândită pe scara animală, funcţia de apărare a acestui proces derivând

din funcţia de nutriţie, pe care o are la protozoare şi metazoarele primitive. În afară de aceasta,

fagocitele sunt implicate în metamorfoza nevertebratelor şi a vertebratelor inferioare, realizând

resorbţia celulelor distruse. La organismele superioare sunt implicate în procesul de remaniere a

oaselor şi joacă rolul de ,,măturător,, prin aceea că înglobează şi digeră celulele devenite inutile

(uzate), pe cele cu viaţă scurtă şi pe cele moarte sub acţiunea unui agent patogen. Astfel

fagocitele contribuie la eliminarea unor resturi nefolositoare şi la reintroducerea în economia

generală a organismului a unor constituienţi chimici. Fagocitele se grupează în două categorii

majore:

9

.

.

26

1) Fagocite ,,profesioniste,,- adaptate prin definiţie să ingere particule străine în

stadiul matur şi purtătoare de receptori specifici pentru opsonine: C3b şi IgG şi capabile de

opsonofagocitoză (fagocitoză imună):

- Sistemul fagocitar mononuclear = S.F.M. (monocite şi macrofage);

- ,, ,, polimorfonuclear = S.F.P.M.N. (neutrofile, eozinofile).

2) Fagocite ,,neprofesioniste,, - exercită această funcţie facultativ, ingerând cantităţi

mici de particule străine şi fără intervenţia receptorilor pentru opsonine; sunt reprezentate de

celule reticulare dendritice din organele limfoide secundare, fibroblaşti şi celule endoteliale.

Celulele dendritice sunt răspândite în toate ţesuturile corpului cu excepţia creierului şi

prezente în număr mare în piele şi în cortexul nodulilor limfatici, fiind o populaţie de celule

monocitare (similare macrofagelor); cele din piele poartă denumirea de celule Langerhans,

fiind celule ce prezintă prelungiri citoplasmatice filamentoase, lungi şi fără proprietăţi

fagocitare.

COMPONENTA CELULARA SPECIFICA A S.I.

Sistemul limfoid

Limfocitele sunt celulele efectoare esenţiale, specifice ale răspunsului imun, fiind

generate, stocate şi “educate” la nivelul ţesuturilor şi organelor limfoide specializate, structuri

cunoscute ca “sistem limfoid”, substratul morfologic şi funcţional al S.I., care asigură

imunostazia organismului.

Principala funcţie biologică a celulelor S.I. şi în special a celulelor limfoide

imunocompetente este recunoaşterea specifică a Ag-lor şi dezvoltarea de reacţii specifice, a

răspunsului imun prin care Ag este anihilat şi eliminat.

Ţesutul limfoid este format dintr-un reticul fibrilar în ale cărui “ochiuri” se găsesc celule libere.

Reticulul este alcătuit din fibre reticulare, celule reticulare sau dendritice şi macrofage fixe.

Celulele libere – limfocite (majoritatea) în diferite stadii de diferenţiere şi maturare, macrofage.

Organele limfoide, după modul de apariţie în embriogeneză şi după funcţiile lor, se împart în două

grupe: primare şi secundare.

La vertebratele superioare:

27

- organele limfoide primare apar iniţial în evoluţia filogenetică şi în embriogeneză:

- timusul – pentru LT;

- bursa lui Fabricius – pentru LB, la păsări;

- măduva osoasă (echivalentul bursal) – la mamifere.

- organele limfoide secundare- ganglionii limfatici, splina, plăcile Peyer, amigdalele, apendicele

vermiform, vegetaţiile adenoide, celulele limfoide izolate din piele şi mucoase, limfocitele libere din

sânge şi limfă.

Organele limfoide primare şi secundare au caracteristici care le deosebesc fundamental. În

cele primare limfocitele suferă transformări care conduc la maturarea lor functională, iar cele

secundare sunt populate cu limfocite instruite în cele primare, la acest nivel având loc majoritatea

reacţiilor imunitare. Celulele care pot realiza potenţial un răspuns imun faţă de un Ag, se numesc

imunocompetente, iar cele care au fost stimulate şi reacţionează faţă de un anumit Ag, se numesc

celule angajate, Ag-reactive.

Funcţia limfopoietică a organelor limfoide primare este condiţionată de popularea lor cu celule tinere,

imature, progenitoare, derivate din celulele suşă, matcă sau stem, de la nivelul măduvei osoase. Organele

limfoide secundare sunt populate cu celule limfoide educate în cele primare.

Ontogenia şi rolul diferitelor subpopulaţii de limfocite T

Limfocitele T se dezvoltă in 3 stadii succesive (fig. 19):

1) stadiul pretimic (în măduva osoasă);

2) stadiul intratimic (LT sunt „educate” la acest nivel şi îşi dobândesc imunocompetenţa),

aceste prime 2 stadii fiind independente de Ag;

3) stadiul posttimic, la nivelul organelor limfoide secundare, după migrarea limfocitelor

(educate în timus) şi întâlnirea cu Ag, diferenţierea se face sub influenţa Ag-lui.

Fig. 19. Etapele diferentierii (ontogenia LT).

28

Caracterizarea generală a principalelor subpopulaţii funcţionale de LT

Studiul corelativ al particularităţilor fenotipice/funcţionale ale LT periferice a dus la

împărţirea lor, în funcţie de exprimarea Ag-lor CD4 şi CD8, în 2 subpopulaţii celulare, care sunt

din punct devedere funcţional mutual exclusive.

Limfocitele Th. Limfocitele care prezintă markerul membranar CD4 sau T4, se notează

ca celule CD4+ sau T4+ şi aşa sunt desemnate limfocitele acestei subpopulaţii, înainte de

întâlnirea cu antigenul specific. Celulele latente activate de către Ag specific prezentat de către

celulele prezentatoare de antigen (CPA) în asociere cu molecule CMH cls. II, proliferează

(expansiunea clonală) şi se diferenţiază la celule efectoare numite LT ajutătoare = Th (engl.

helper).

Funcţiile Th– stimulează LB să prolifereze şi să se diferenţieze la plasmocite, secretoare de Ac;

- „ Tc–să acţioneze asupra celulelor-ţintă: celule tumorale, infectate cu virusuri

- „ Ts – să-şi exercite funcţiile de modulare a răspunsului imun;

- „ activitatea celulelor NK;

- interacţionează cu macrofagele (CPA) în cursul răspunsului imun;

- stimulate, produc IL-2 – limfokină care activează alte subpopulaţii celulare.

Rezultă rolul central al limfocitelor Th în declanşarea răspunsului imun mediat celular şi

umoral, majoritatea antigenelor naturale fiind timodependente şi necesitând interacţiunea Th -

LB, pentru sinteza de Ac.

Limfocitele Tc/s

Tc = celule de tip efector, care determină liza celulelor străine: infectate cu virusuri,

tumorale, grefe incompatibile.

Ts = celule rol în supresia răspunsului imun, contribuie la inducerea toleranţei faţă de

self, desăvârşesc educaţia LT din timus; în caz de deficit al acestor celule, se produc boli de tip

autoimun. Deoarece toate organismele conţin aceleaşi sisteme embrionare de gene pentru Ig şi

TCR şi deci au acelaşi potenţial de răspuns imun, este evident că toleranţa faţă de self trebuie

dobândită – în timus- unde are loc educaţia limfocitelor pentru a discrimina self-ul de non-self),

proprietate-cheie a sistemului imunitar (S. Tonegawa - premiul Nobel 1987, pentru conceptul de

educaţie a limfocitelor, ca şi pentru elucidarea structurii TCR).

Celulele Tc/s = T8 = CD8+ recunosc moleculele CMH I, în asociere cu Ag străin =

recunoaştere asociată, dublă, cu restricţie genetică.

29

Concluzii. LT recunosc Ag expuse pe suprafaţa celulelor, produc limfokine (IL, IFN,

factori de creştere şi de diferenţiere a diferitelor celule imunitare), induc sinteza şi exprimarea

receptorilor pentru limfokine, dezvoltă funcţii citotoxice. LT mature au o importanţă

fundamentală: activitate antivirală, antifungică, antitumorală şi de respingere a grefelor– reacţii

ale imunităţii mediate celular.

Limfocitele B îşi au originea în celulele stem din măduva osoasă. Etapa iniţială de

diferenţiere, independentă de Ag trece prin stadiile de celule B medulare, celule pre-B, celule B

mature imunocompetente. În etapa a II-a, ca urmare a întâlnirii cu Ag, LB mature sunt activate şi

suferă un proces de proliferare intensă, de expansiune clonală, proces asociat cu o diferenţiere

dependentă de Ag (stimulată de Th şi reglată de Ts), la celule terminale = plasmocite secretoare

de Ac (Fig. 20 a, b), şi LB de memorie, cu viaţă lungă. Fiecare LB matur, în repaus (înainte de

întâlnirea cu Ag) sintetizează cantităţi mici dintr-un tip de Ig caracteristice, care rămân legate de

membrana LB (Ig M, IgD), ca molecule-receptor pentru Ag (BCR), asemănătoare unor antene de

detectare a Ag-lor. Fiecare clona de LB este programată genetic să producă un anumit tip de Ig şi

capabile să recunoască un anumit Ag. În repaus, LB au receptori de mică afinitate pentru IL-2,

dar după stimulare exprimă receptori de mare afinitate pentru IL-2 care determină proliferarea

LB şi secreţia de IgM.

Etapa de diferenţiere independentă de Ag. La nivelul măduvei, din celulele stem

derivă precursorii LB, dintre care supravieţuiesc numai cei care îşi rearanjează eficient linia

germinală şi care se acumulează în spaţiile sinusoidale, aproape de sinusul central, de unde trec

în circulaţie ca celule mature, virgine. Majoritatea mor în măduvă (95% la oaie), fiind rapid

fagocitate, precursorii fiind supuşi aici primei selecţii la care rezistă doar cele care sintetizează

intracitoplasmatic lanţul µ, apoi L şi δ şi care în final exprimă receptorii IgM şi IgD.

În circulaţie LB sunt supuse la a II-a selecţie, majoritatea având viaţă scurtă, fiind

omorâte şi depozitate în splină (în pulpa roşie). Celulele care rezistă ajung în ariile B-dependente

din ganglioni şi splină unde trăiesc 6-8 săptămăni. Dacă nu întâlnesc Ag corespunzător mor, fiind

înlocuite cu altele. Dacă întâlnesc Ag-ul urmează a III-a selecţie, şi etapa de diferenţiere

dependentă de Ag în care au loc hipermutaţii somatice, cu evoluţie spre plasmocite şi LB de

memorie.

30

Fig. 20: a) Etapele diferentierii (ontogenia) LB (dupa Zarnea, 1990). b) Reprezentarea schematică a unui plasmocit.

Plasmocitele secretă Ac liberi în circulaţie, solubili, identici ca specificitate cu IgM

(BCR=receptorul pentru Ag) (teoretic, pentru că practic afinitatea Ac secretaţi pentru Ag

corespunzător este mai mare). Plasmocitele au o durată de viaţă de 2-3 zile. Celulele care

evoluează spre plasmocit încep să-şi dezvolte maşinăria de sinteză a Ac-lor: îşi pierd receptorii

de membrană, se dezvoltă reticulul endoplasmic, aparatul Golgi, creşte numărul poliribosomilor,

ceea ce demonstrează că funcţia esenţială a LB este cea de sinteză şi secreţie de Ig. La început

sintetizează IgM, apoi se comută clasa la IgG. Capacitatea de sinteză este foarte mare: 10.000

molecule de Ig/sec. După formare, au loc reacţii Ag-Ac, care conduc la neutralizarea şi

eliminarea Ag-lor şi a celulelor care le poartă (prin fagocitoză opsonică sau activarea SC).

Au fost evidenţiate şi LB prezentatoare de Ag (CPA) şi LB supresoare, ceea ce înseamnă că LB

intervin în procese de cooperare şi reglare ale răspunsului imun. Distribuţia LB în organele limfoide este

diferită şi opusă celei LT. Antigenele care stimulează LB sunt reprezentate de diferite molecule din

alimente, de MO ale microbiotei normale sau invadante.