Şef lucrări Dr. Şef lucrări Dr. Liliana Liliana

DragomirescuDragomirescu

CURS 2 Microbiologie clinica

FACTORI DE PATOGENITATE

EFECTORII IMUNITARI ŞI RĂSPUNSUL IMUN

NATURALĂ: asigură rezistenţa naturală, nespecifică, faţă de agenţii infecţioşi, comună tuturor indivizilor unei specii, necondiţionată de un contact anterior cu un agent infecţios

DOBÂNDITĂ: se dezvoltă pe parcursul vieţii, ca urmare a contaminării continue cu diverşi agenţi infecţioşi şi depinde de experienţa individuală a fiecăruia

Factorii genetici Barierele anatomice (pielea intactă,

mucoasele) Factorii umorali (sistemul complement,

lizozimul, citokinele, răspunsul de fază acută, opsoninele, interferonii)

Inflamaţia Factorii celulari nespecifici

PMN, macrofage (fagocitoza) Limfocitele NK (natural killer)

Pătrunderea microbilor în ţesuturi

activarea complementului

-liza bacteriilor - declanşarea răspunsului inflamator

infecţios

Cascada de activare a complementului

eliberarea unor mediatori chimici (citokine, proteinele de fază acută,

mediatori rezultaţi din degranularea mastocitelor etc.) care participă direct în

procesul inflamator

atrag în focarul infecţios fagocitele. Acestea vor înlătura microorganismele

invadatoare prin fagocitoză.

rezultatul schimbărilor ce se petrec într-un ţesut ca răspuns la o agresiune mecanică, chimică sau infecţioasă.

mecanism de apărare antiifecţios rapid, care tinde să localizeze infecţia şi să prevină diseminarea ei.

manifestările locale ale inflamaţiei eritemul (rubor) căldura (calor) durerea (dolor) edemul (tumor)

Monocite PMN

Sistemul fagocitar mononuclear. Macrofage tisulare derivate din monocite sanguine

FagocitozaFagocitoza este un mecanism este un mecanism important de îndepărtare a important de îndepărtare a microorganismelor şi a celulelor microorganismelor şi a celulelor lezate fiind proprietatea unor celule lezate fiind proprietatea unor celule (PMN şi macrofage) de a îngloba şi (PMN şi macrofage) de a îngloba şi digera particule străine digera particule străine organismului.organismului.

•PMN apar primele ca răspuns într-o PMN apar primele ca răspuns într-o inflamaţie acutăinflamaţie acută • monocitele (care după ce migrează în monocitele (care după ce migrează în ţesuturi se numesc macrofage).ţesuturi se numesc macrofage).

Fagocitoza prin PMNFagocitoza prin PMN poate fi considerată poate fi considerată principalul mecanism de apărare faţă de principalul mecanism de apărare faţă de bacteriile piogene.bacteriile piogene.

Fagocite:

Fagocitoza prin macrofage Fagocitoza prin macrofage are rolul : : -de a îndepărta bacteriile,-de a îndepărta bacteriile, - proprietatea de a elimina - proprietatea de a elimina bacteriile cu habitat bacteriile cu habitat intracelularintracelular•unele bacterii, protozare sau unele bacterii, protozare sau fungi sunt capabile să fungi sunt capabile să supravieţuiască şi să se supravieţuiască şi să se multiplice în macrofagul multiplice în macrofagul neactivat (neactivat (micobacteriimicobacterii, , brucellebrucelle, , criptococicriptococi, , listerii listerii etc.)etc.)•ddupă activare unele dintre ele pot upă activare unele dintre ele pot fi distruse. Uneori, însă, fi distruse. Uneori, însă, microorganismele nu sunt distruse microorganismele nu sunt distruse şi supravieţuiesc pe durată lungă şi supravieţuiesc pe durată lungă în macrofag, rezultatul fiind în macrofag, rezultatul fiind inflamaţia cronicăinflamaţia cronică..

MacrofagulMacrofagul are rolul are rolul cel cel de a iniţia de a iniţia răspunsul imunrăspunsul imun. . Macrofagele sunt Macrofagele sunt celule prezentatoare celule prezentatoare de antigen (de antigen (CPACPA) ) care după prelucrarea care după prelucrarea acestuia îl prezintă acestuia îl prezintă limfocitelor Th.limfocitelor Th.

Limfocitele NKLimfocitele NK

Celulele NKCelulele NK sunt limfocite sunt limfocite citotoxice naturale care există citotoxice naturale care există deja la naştere. Ele nu sunt deja la naştere. Ele nu sunt fagocite, dar pot ataca şi distruge fagocite, dar pot ataca şi distruge în mod nespecific celule infectate în mod nespecific celule infectate cu virusuri sau chiar celule cu virusuri sau chiar celule tumorale.tumorale.În contact cu celulele infectate, În contact cu celulele infectate, celulele NK secretă o celulele NK secretă o perforinăperforină înrudită cu Cînrudită cu C99 a complementului. a complementului. Aceasta polimerizează pe Aceasta polimerizează pe membrana celulei ţintă şi membrana celulei ţintă şi formează aici canale ce distrug formează aici canale ce distrug integritatea acesteia.integritatea acesteia.

Apariţia unor substanţe străine organismului este recepţionată de sistemul imun care:

discriminează “selful” de “non-self”; răspunde prin efectori umorali şi

celulari care vor elimina ceea ce este străin organismului, menţinând astfel individualitatea şi integritatea acestuia;

memorează acest răspuns.

Rezistenţa dobândită

Funcţionalitatea sistemului imun se bazează pe complementaritatea sterică dintre doi parteneri.

Primul partener, perceput de sistemul imun ca non-self, se numeşte antigen şi are capacitatea de a induce modificări biologice ale sistemului imun, care constau, în esenţă, în apariţia efectorilor imuni:

• umorali = anticorpii• celulari = limfocite sensibilizate

Partenerul reacţiei imune care provine din partea organismului se numeşte:

• anticorp în ser şi secreţii • receptor pentru antigen când se

constituie ca parte componentă a membranei celulare a limfocitelor (BCR pentru limfocitul B şi TCR pentru limfocitul T).

Substanţe pe care organismul le percepe ca non self, care produc un răspuns imunitar şi sunt capabile să reaţioneze cu receptorii specifici.

Antigenele complete Imunogenitate = capacitatea unui antigen de a

induce un răspuns imunitar (umoral sau/şi celular)

Antigenicitatea = proprietatea antigenelor de a reacţiona în mod specific cu efectorii imuni (anticorpi sau limfocite sensibilizate) a căror producere au indus-o.

Antigene incomplete - Haptene Lipsite de imunogenitate AntigenicitateSunt imunogene numai în asociere cu un carrier.

Microorganismele sunt mozaicuri de antigene. Acestea sunt:

•corpusculare legate de structura microorganismului (bacterii, virusuri fungi etc.),

- eliberate în mediu după distrugerea microorganismului (endotoxinele);

• solubile, secretate de microorganism în mediul înconjurător (enzime, exotoxine).

• antigenele capsulare (Streptococcus

pneumoniae, Klebsiella, Bacillus anthracis, antigenul de înveliş Vi al bacilului tific, antigenul K al E. coli enteropatogen),

• antigenele de perete (antigenul O din peretele bacteriilor gram-negative, proteina M a streptococului de grup A),

• exoenzimele (coagulaza, hemolizinele secretate de Staphylococcus aureus, fibrinolizinele streptococului beta-hemolitic de grup A),

• exotoxinele (difterică, tetanică, diferitele enterotoxine)

Antigenele care sunt implicate în patogenitatea agenţilor infecţioşi se numesc antigene de patogenitate.

Factori de pătrundere şi aderenţă- fimbrii- adezine nefimbriale

Factori de invazie microbiană- exoenzime: hialuronidaza,

coagulaza, fibrinolizina, enzimele hidrolitice (proteaze, lipaze, nucleaze), enzimele citolitice (hemolizine, leucocidine)

- endocitoza şi translocarea Toxine bacteriene

- exotoxine: toxina difterică, tetanică, botulinică, holerică, enterotoxina E. coli (EPEC).

- endotoxine: lipopolizahardul (LPZ) din membrana externă a peretelui celular al bacteriilor gram-negative

Spaţiile extracelulare: sânge, LCR, umori, secreţii, excreţii ale organismului. Se detectează:

- componente ale virusului (în ser AgHBs sau AgHBe, proteina P24),

- particule virale întregi în sânge (togav., picornav.), în materii fecale (rotav., enterov.), urină (v. urlian), salivă (v. citomegalic), secr. nazale (rhinov.), secr. vaginale (HIV), LCR (arbovirusuri), leziuni specifice (v. vaccinia-în pustule, v. herpetic în vezicule)

Celule şi ţesuturi, LB (v. EB), LT (HIV, v. rujeolic), neuroni (v. rabic), ţes. reticuloendotelial (arenav.), epiteliile muc. intest. (enterov.), epitelii scuamoase (papillomav.)

a) v. învelite – înveliş GP: HA (v. gripale, v. paragripale, v.rujeolic), N (v. gripale, v. paragripale), GP (gp120, gp41-HIV), proteine, AgHBs al VHB, factori de fuziune (v. paragripale), AgLYDMA (v. Epstein-Barr).

b) v. neînvelite ce expun Ag la ext. capsidei virale (v. polio- proteinele VP1, VP2, VP3; v. polyoma-AgVP1; adenov.- proteinele structurale ale hexonilor şi proiecţiilor fibroase).

a) asociate nucleocapsidei: AgHBc al VHB; AgNP, NC şi N ale paramyxov.; AgNP al v. gripal; Ag p24, p17, p41 ale HIV, etc.

b) asociate cu proteina M: (proteina M a v. gripale, a v. rujeolic, etc.)

Ag interne sunt mai stabile şi mai puţin expuse decât cele ale învelişului. În general induc apariţia Ac fixatori de complement.

Ag virale exprimate pe suprafaţa membranei- sunt prezente în infecţia cu v. învelite (orthomyxo-, paramyxo-, rhabdo-, arena-, herpes- şi poxv.)

Ag virale intracelulere: AgHBc, AgEBNA Ag heterofile: Ag Paul-Bunell (în

mononucleoză) Ag tumorale induse de virusuri-în

celulele transformate malign, datorită perturbărilor induse de virus, apar neoantigene tumorale (AgTATA, AgCEA, AgT induse de papovav., AgEBNA, AgLYDMa, AgEA în limfomul Burkitt şi carcinomul nazofaringian induse de v. Epstein-Barr)

Nematodele au la suprafaţă o cuticulă cu rol de antigen

Larvele mici sunt distruse de granulocite şi macrofage

Antigene solubile prezente în secreţiile şi excreţiile nematodelor

După diferenţierea lor în organele limfoide primare, limfocitele B şi T migrează pe calea vaselor sanguine şi limfatice în organele limfoide secundare, care sunt ganglioni limfatici, splina, amigdalele şi ţesutul limfoid ataşat mucoaselor (MALT).

Limfocitele imunocompetente care populează organele limfoide secundare sunt celule antigen-reactive. Deci spre deosebire de organele limfoide primare, unde instruirea se face în absenţa antigenului, în organele limfoide secundare prezenţa acestuia este obligatorie.

Pentru a produce un răspuns imunitar, un antigen trebuie să interacţioneze cu o serie de celule prezente în sânge şi diferite ţesuturi.

Acestea sunt:• celulele prezentatoare de

antigen (CPA) • limfocitele T şi B.

pe suprafaţa acestor celule - antigenele de histocompatibilitate (MHC)

•procesează şi prezintă Ag limfocitelor Th

•macrofage profesioniste:

•celulele Langerhans din piele

• celulele dendritice din ganglionii limfatici şi splină

• monocite

• macrofage alveolare în plămân

• celulele Kupfer în ficat

• microglia în ţesutul nervos

• osteoclaste în schelet

• celule mezangiale renale

Prezintă la suprafaţă MHC II

au pe suprafaţa lor receptori pentru C3b a complementului şi pentru Fc a imunoglobulinelor

intervin în apărarea antiinfecţioasă prin fagocitoză, dar rolul lor esenţial constă în relaţiile pe care le stabilesc cu limfocitele Th, cărora le prezintă antigenul

Limfocitele B reprezintă 2-12% din limfocitele circulante. Ele au pe suprafaţa lor markerul CD19 şi antigene MHC de clasa II.

Când limfocitul B este stimulat corespunzător prin limfocitul T-helper el începe să se dividă transformându-se în limfoblaşti plasmoblaşti, apoi la: - plasmocite anticorpi

-limfocite B cu memorie = celule cu viaţă lungă responsabile de un RI rapid la o stimulare ulterioară cu acelaşi Ag

Toate celulele provenite dintr-un singur limfocit B aparţin unei singure clone celulare, producătoare a milioane de anticorpi identici care vor fi eliberaţi în mediul intern.

Pe suprafaţa limfocitelor B se găseşte BCR care permite celulelor B să recunoască antigenele specifice.

Limfocitele T helper (Th) - după interacţiunea cu antigenul stimulează• limfocitele B în elaborarea unui răspuns imun umoral în anticorpi• limfocitele Tc pentru obţinerea unui răspuns celular• activează macrofagele. Markerul de suprafaţă a limfocitului Th

este molecula CD4+.

Limfocitele T supresoare (Ts) • limitează expansiunea clonală a limfocitelor B şi T stimulate

antigenic participând la reglarea intensităţii răspunsului imun (CD8).

Limfocitele T citotoxice (Tc) - stimulate prin antigene care sunt exprimate la suprafaţa celulei gazdă ca, de pildă, celule infectate cu virusuri, cu microbi cu habitat intracelular sau celule tumorale pe care sistemul imun nu le mai recunoşte ca self. Markerul de suprafaţa este tot CD8+.

Limfocitele Tdh - au pe suprafaţa lor marker CD4+ fiind responsabile de producerea hipersensibilităţii de tip întârziat . Ele secretă după stimulare antigenică limfokine care activează macrofagele ce adăpostesc bacterii cu habitat facultativ sau obligator intracelular.

sunt proteine sunt proteine sericeserice care migrează care migrează în cîmpul electric cu în cîmpul electric cu gamagama globulineleglobulinele

prezenţi şi în alte prezenţi şi în alte umori sau secreţiiumori sau secreţii

cu o structură cu o structură capabilă să le capabilă să le asigure legarea asigure legarea fermă şi specifică fermă şi specifică de antigende antigen

paratop

Antigen

Macrofag

Limfocitul T helper

Limfocitele T c Limfocitele B

Distrug celulele infectate

Limfocitele T c cu memorie

PlasmociteLimfocitele B cu memorie

Anticorpi

Complexe Ag - Ac

CytokineCytokine

Limfocit T hLimfocit T helperelper

TCRTCR

MHC IIMHC II

Limfocit BLimfocit BCDCD44

CPA CPA ==

Preluarea Preluarea antigenuluiantigenului

Răspunsul imun umoral - Interacţiunea dintre LTh şi LB

Bacterie- Antigene

Macrofag

Antigen

Macrofag

Limfocit Thelper

Limfocit B

Plasmocit Limfocit B cu memorie Anticorpi Complexe Ag-Ac

Imunitatea mediată celular cuprinde în esenţă două procese:

• distrugerea de către limfocitele T citotoxice CD8+ (ajutate de limfocitele Th) a celulelor care conţin un microorganism în fază replicativă (de obicei un virus) şi

• activarea prin IFN şi alte citokine a macrofagelor pentru a le face capabile să distrugă microorganismul care se dezvoltă chiar în interiorul lor (bacilul tuberculos, bacilul leprei, toxoplasma, legionella etc.)

1.1. RRăspunsul imunologic primarăspunsul imunologic primar - - organismul vine în contact pentru organismul vine în contact pentru prima oară cu un antigen prima oară cu un antigen timodependent – LT şi LB de memorie.timodependent – LT şi LB de memorie.

2.2. Răspuns imunologic secundarRăspuns imunologic secundar – – reîntâlnirea cu acelaşi antigenreîntâlnirea cu acelaşi antigen - - receptorii pentru antigen se găsesc în receptorii pentru antigen se găsesc în concentraţie mai mare decât la prima concentraţie mai mare decât la prima întâlnire - probabilitatea întâlnirii întâlnire - probabilitatea întâlnirii partenerilor de reacţie potriviţi creşte, partenerilor de reacţie potriviţi creşte, reacţia imunogenetică decurgând mai reacţia imunogenetică decurgând mai rapid.rapid.

În urma stimulării antigenice, producerea de anticorpi parcurge 4 faze:

• o perioadă de latenţă, a cărei durată depinde de natura antigenului şi care durează în general 2 săptămâni,

• o fază de creştere, în cursul căreia apar anticorpii, titrul lor crescând în progresie geometrică,

• o fază în platou, în care anticorpii se menţin la un nivel costant pentru câteva săptămâni şi,

• o fază de descreştere, în care anticorpii sunt metabolizaţi şi dispar.

Se deosebeşte de cel primar prin:

1. cinetica răspunsului. Faza de latenţă în răspunsul secundar este mai scurtă (3-5 zile), faza de platou prelungită (luni) şi descreşterea mai lentă (luni, ani, uneori pe toată viaţa).

2. nivelul de anticorpi. Titrul maxim de anticorpi este în general de 10 ori mai mare decât în răspunsul primar.

3. clasa de anticorpi. Anticorpii din răspunsul primar sunt IgM, iar cei din răspunsul secundar IgG.

4. afinitatea anticorpilor. În răspunsul secundar, afinitatea anticorpilor faţă de antigen este mai mare decât în răspunsul primar.

Răspunsul secundar

tipul I - reacţii anafilactice mediate de anticorpi IgE (reagine),tipul II - reacţii citolitic-citotoxice, mediate de anticorpi formaţi faţă de antigenele de pe suprafaţa celulelor, cu participarea complementului, celulelor K şi macrofagelor,tipul III - reacţii mediate de complexe imune cu participarea complementului,tipul IV - reacţii mediate de limfocitele T sensibilizate.

Clasificarea (Gell şi Coombs)

Reacţiile de hipersensibilitate

Hipersensibilitatea de tip I(de tip anafilactic)

Contactul cu alergenul (respirator,digestiv, etc.) polenul sporii de mucegai (Aspergillus spp.) praful de casă părul animalelor alimente (ouă, lapte, căpşuni, ciocolată etc.) seruri terapeutice medicamente (penicilina) veninul unor insecte (viespi)

1. Răspunsul anafilactic la veninul de albine; IgE faţă de prot. veninului - fosfolipaza A. Reacţia imediată apare în 20 min. şi este mediată de eliberarea de histamină şi alţi mediatori. Pacientul-înţepat la nivelul feţei; reacţia poate fi generalizată cu scăderea TA, urticarie generalizată şi

bronhospasm.

2. Urticarie cronică. Leziunile apar în minute sau ore, au margini proeminente; leziunile dispar după 12 h fără a lăsa urme pe tegumente.

Hipersensibilitatea de tip II

•se datorează anticorpilor Ig G, mai rar IgM, care se formează în organism faţă de antigene situate la suprafaţa unor celule sau ţesuturi

•mecanismul:legarea anticorpilor de celula ţintă cu activarea pe cale clasică a complementului cu citoliză consecutivă

reacţiile posttransfuzionale: IgM reacţionează cu antigene de grup ABO ale eritrocitelor, fiind responsabile de aglutinare, activarea complementului seric şi hemoliza intravasculară.

anemia hemolitică a nou-născutului: datorită incompatibilităţii Rh, este produsă de anticorpi materni de tip IgG care recunosc antigene specifice Rh (factorul D) de pe suprafaţa eritrocitelor nou-născutului.

Reacţia de tip II apare şi Reacţia de tip II apare şi în unele infecţii cum sunt cum sunt infecţiile streptococice ( (cardita reumatismală), ), în care se sintetizează anticorpi faţă de unele antigene streptococice asemănătoare cu un antigen al fibrei miocardice.

Hipersensibilitatea citotoxică-citolitică se mai întâlneşte în infecţii cu:• mycoplasme, •virusuri (hepatită B), •protozoare (malarie).

Reacţia de tip II poate fi indusă şi de medicamente anemia hemolitică

Md+membr. eritrocitară Ag complet

Eritrocitul = “ nonself “ Ac antieritrocitari

+ Md de pe supraf.

eritr.

activarea C

liza eritrocitară

Hipersensibilitatea de tip IIIa complexelor imune•sunt iniţiate de complexe imune antigen-anticorp (IgM şi IgG) care, formate în cantitate mare, sau persistente în circulaţie, activează complementul şi determină leziuni la locul depunerii lor

Antigenele care induc această reacţie Streptococcus pyogenes, Mycobacterium leprae, Treponema pallidum, Plasmodium spp., virusul hepatitei B, virusul Epstein Barr , etc

Reacţii locale de tip III se produc şi prin eliberarea persistentă locală de antigen de către un agent infecţios. Astfel, infecţia cu o filarie (Wucheriria bancrofti) este relativ benignă, dar parazitul mort care se află în vasele limfatice iniţiază o reacţie inflamatorie responsabilă de obstrucţia vaselor limfatice cu edeme limfatice gigante : elefantiaza.

Chimioterapia antiinfecţioasă poate determina o eliberare masivă de antigene microbiene prin omorârea microbilor, ceea ce va determina reacţii mediate de complexe imune grave, ca, de pildă, eritemul nodos lepros ce apare la pacienţii bolnavi de lepră trataţi cu dapsonă.

Boala serului

•reacţie de tip III generalizată la pacienţi cărora li s-au administrat, în scop terapeutic, doze mari de ser imun: antidifteric sau antitetanic preparat .

• febra• rash urticarian• adenită generalizată• splenomegalie• tumefieri şi dureri articulare• leucocitoză cu neutrofilie şi eozinofilie, • scăderea complementului seric• albuminurie

Reacţia de tip Arthus •reacţie locală a complexelor imune, declanşată după inocularea de antigene la nivel tegumentar

•plămânul de fermier – prin inhalarea prafului provenit de la fân mucegăit

•personalul care participă la fabricarea brânzei fermentate de mucegaiuri (Penicillium casei)

Hipersensibilitatea de tip IVmediată celular

dependente de limfocitele Trezultatul unei interacţiuni exagerate dintre un antigen şi mecanismele imunităţii celulare

TipulTipul Timp de Timp de reacţiereacţie

Semne Semne cliniceclinice

AntigenAntigen

Dermatita Dermatita de contactde contact

48-72 h48-72 h eczemăeczemă Pe teg.Pe teg.

Nichel Nichel cauciuccauciuc

R. la R. la tuberculinătuberculină

48-72 h48-72 h Induraţie Induraţie localălocală

Id. Id. tuberuclintuberuclinaa

GranulomGranulom 21-28 h21-28 h Consistenţă Consistenţă fibroasăfibroasă

Complexe Complexe ag-ac ag-ac persistentpersistentee

Alergia de contact (eczema de contact)

Fenomenul a fost descris atât la om

cât şi la animale, apariţia eczemei fiind determinată de contactul direct al antigenului (nichel, cauciuc) cu tegumentele, dând o reacţie cu un maximum de intensitate în 2-3 zile.

HS tip IV-imunitatea mediată celular distrucţii celulare care pot fi permanente

Hipersensibilitatea întârziată mediată de limfocitele Tc- citotoxice. Limfocitele Tc (CD8) sunt ele însele citotoxice după stimulare antigenică şi interacţiunea cu Th (CD4).

• Aceste celule au efect citotoxic direct asupra celulelor ţintă prin limfokinele pe care le secretă.

• LTc sunt stimulate de antigene prezente pe suprafaţa celulelor pe care organismul nu le recunoaşte ca “self”, cum sunt celulele virus infectate, celule tumorale sau ţesuturile transplantate.

MECANISME IMUNOPATOLOGICE ÎN INFECŢII PARAZITARE

•Fenomene de tip anafilacic:- hidatidoza, schistosomiaza, ascarioza,

lambliaza

•Fenomene mediate de complexe imune (IgG şi IgM):

- malarie (P. falciparumsdr. nefrotic) - schistosomiază

(S.japonicumsdr.Katayama: febră, splenomegalie, urticare, eozinofilie)

MECANISME IMUNOPATOLOGICE ÎN INFECŢII PARAZITARE

•Fenomene induse de apariţia de autoanticorpi (reacţii de tip citotoxic):

- tripanosomiază şi malarie (Ac. antihelminţi, Ac. antilimfocitari)

- malaria P. falciparum (Ac. cross-reactanţi anemie

•Fenomene mediate celular: - la persoanele hiperactive la 24-48h de la

contactul cu Ag. specific (HS tip IV) cu intervenţia LT sensibilizate (LT CD4+)limfokine specifice care atrag la locul inflamaţiei: L, PMN, neutrofile, eozinofile, bazofile, macrofage

Ulterior LT eliberează factori care stimulează migrarea fibroblaştilor cu producerea de fibronectină şi colagen fibroză:- hidatidoză