SISTEMUL IMUNITAR

   Sistemul  imunitar are două sarcini importante. Prima este cea defensivă, sistemul imunitar având rolul să protejeze, în orice moment din noapte și din zi, luptându-se cu toți intrușii, potențial dăunatori. A doua sarcină, puțin surprinzătoare, aceea de a stoca informații. Trebuie să depună în banca de informații fiecare bătălie pe care a purtat-o vreodată, precum și fiecare intrus pe care l-a întâlnit vreodată. Daca nu, sistemul imunitar nu va reuși să protejeze. La urma urmei, dacă nu a învățat nimic din bătăliile sale anterioare, ar duce aceleași lupte de nenumărate ori neamintindu-și ce trebuie să folosească pentru a lupta.

  Sistemul imunitar este mecanismul de apărare al organismului împotriva bolilor şi a infecţiilor. Acesta  este construit dintr-o reţea de celule, ţesuturi şi organe care lucrează împreună şi au ca principal scop protecţia organismului împotriva atacurilor agentilor patologici (bacterii, viruşi, paraziţi ori organisme din clasa fungus).

  O trăsătură fundamentală a sistemului imunitar este capacitatea acestuia de a distinge între celulele propriului organism şi celule străine. Celulele proprii conţin molecule ce marchează apartenenţa celulei, ce le identifică drept prieten. Orice produce o reacţie de apărare a sistemului imunitar se numeşte antigen. Un antigen poate fi un microb, dar şi un ţesut de la o altă persoană, ca în cazul transplantului de organe.

 

Structura sistemului imunitar

   Componentele sistemului imunitar sunt răspândite în tot organismul, după cum se poate vedea în fotografia de mai jos. Acestea se numesc organe limfoide, întrucât ele sunt sedii ale limfocitelor, celulele albe din sânge ce reprezintă jucători cheie în sistemul imunitar.

 1. Organe limfoide primare (centrale) - în care se formează leucocitele și se maturează limfocitele:

a). Măduva osoasă hematogenă 

  Are ca funcţiune esenţială furnizarea de celule sângelui. Majoritatea celulelor produse sunt celulele roşii, eritrocitele, care sunt purtătoare ale oxigenului şi responsabile pentru culoarea roşie a sângelui. Al doilea tip de celule este cel al celulelor albe, leucocitele, soldaţii sistemului imunitar. Cele două tipuri de celule se dezvoltă din celulele stem hematopoietice rezidente în măduvă. Lucrul extraordinar şi inexplicabil referitor la divizarea celulelor stem este acela că atunci când se multiplică, o celulă stem produce o celulă soră, identică şi o celulă roşie ori albă, iar nu două celule identice. Celulele stem se divid mereu, producand o multitudine de celule care se transforma in globule rosii sau albe. Aceste celule stem sunt esenţiale atunci când se realizează un transplant de măduvă. Aproximativ 2 milioane de celule sunt produse in fiecare secunda si cam tot acelasi numar este absorbit si distrus in splina, care este, de fapt, centrul de dezactivare a celulelor.

b). Timusul

  Este localizat in fața traheii, în zona toracelui superior fiind un organ considerat misterios. La nou-născuți timusul este uriaș, crește până la pubertate, iar apoi începe să se micșoreze. Până la atingerea vârstei a treia, timusul dispare aproape complet. Știința nu are un raspuns complet pentru acest fapt. Se presupune că pe măsura înaintării în vârstă sistemul imunitar are mai puține de învățat, așa că se consideră ca e posibil să nu mai avem nevoie de un timus atât de mare pe măsură ce îmbătrânim.Cu toate acestea, timusul este capabil să instruiască limfocitele T și când avem 80, 90 de ani.

  Timusul este organul în care limfocitele T (celulele T), care se nasc în măduvă, se maturizează. Tot aici celulele T învaţă să identifice celulele propriului organism şi se specializează în lupta împotriva microbilor. Celulele T suferă un radical proces de selecţie în timus, cel puţin 90 % dintre ele pierind în procesul maturizării. Ele nu produc anticorpi, dar sunt responsabile pentru inflamaţiile generate la depistarea microbilor.

2. Organele limfoide secundare (periferice) → organele care captează agenții patogeni și unde există un mediu favorabil interacțiunii între acesșia și limfocite: ganglionii limfatici şi splina.

  Ganglionii limfatici sunt avanposturi ale căror santinele se asigură că nimic din ce nu ar trebui nu trece prin canalele limfatice. Sistemul limfatic ar putea oferi accesul usor și direct pentru un germen sau microb până la inimă, așa că, pentru a împiedica acest lucru, limfocitele se adună în ganglioni limfatici, așteptând ca un patogen să treacă pe colo. Când depistează acel patogen, limfocitele din ganglion atacă inainte ca el să se aventureze în inimă sau în sistemul circulator sanguin.  Acești ganglioni sunt redutabile check-point-uri. Atunci când o problemă perturbă organismul, ganglionii limfatici se măresc fiindcă ripostează împotriva unei infecții.

   Splina este un loc obișnuit de întâlnire pentru toate celulele sistemului imunitar. Sângele circulă spre splină, unde celulele se amestecă, permițându-le astfel să-și spună una alteia ce au aflat, ce au distrus și ce anticorpi au produs. Inima pompează sângele în tot corpul cam o dată pe minut, așa că fiecare globulă ar ajunge în splină de aproximativ 1400 ori pe zi.

  Splina mai este importantă deoarece este locul în care se decide daca o globulă roșie sau albă este prea bătrână. Odată decizia luată, globula este scoasă din uz și descompusă, iar părțile componente sunt reciclate.

  Putem trăi fară splină; daca se perforează, ficatul îi poate prelua funcțiile. Totuși, dacă splina vă este extirpată sau nu mai funcționează, imunitatea are de suferit, persoanele fară splină fiind mai sensibile la infecții.

  Când celulele T şi B ating maturitatea, acestea migrează către ganglionii limfatici şi splină. Avem o splină, dar sute de ganglioni limfatici. Splina are atât rol de "punct de control", cât şi acela de a curăţa sângele de celule moarte.

 

   Celulele imunitare sau celule efectoare în sistemul imunitar

A. Limfocite

  Limfocita este o celulă a sistemului imunitar, responsabilă de reacțiile de apărare ale organismului față de substanțele pe care le consideră străine. Limfocitele aparțin familiei leucocitelor (globule albe). Limfocitele se nasc prin proliferarea și diferențierea celulei stem pluripotente din măduva oasoasă hematogenă.

  Limfocitele sunt singurele celule din organism capabile să recunoască diferitele specii de antigen, fiind astfel responsabile de două dintre proprietățile fundamentale ale răspunsului imun, specificitate și memorie.

  Prin preprocesare, în timus se formează limfocitele T, iar în măduva limfocitele B. Proliferarea în organele limfoide primare se realizează în absența stimulului antigenic.

Limfocitele T si B sunt unicele celule ce poarta receptori specifici de Ag (celule imuno-competente), fiind mediatorii principali ai imunitatii adaptative.

Limfocitele se clasifică în:

• Celulele T (aprox. 65-80 % dintre limfocite) Au o durată de viață mare (ani, zeci de ani), ele fiind intens recirculate. Iau naștere din ficat,splină și măduva hematogenă. Migrează către timus unde se înmulţesc şi se maturizează. Celulele T contribuie la apărarea organismului în două feluri: reglează mecanismele sistemului imunitar şi distruge celulele infectate.

• Celule B (aprox. 8 – 15 % dintre limfocite). Limfocitele B sunt răspunzătoare de răspunsul imunitar umoral; ele sunt specializate în producerea de anticorpi, pe care îi secretă după ce s-au transformat în plasmocite și difuzează în umorile (lichidele) organismului.

  Se maturizează în măduva osoasă apoi migreaza in umorile organismului (plasma, limfa, lichid cefalorahidian). Au o durata de viata de cateva zile. Sunt precursorii celulelor care sintetizeaza Ac, plasmocitele.

  Plasmocitele sunt ultima fază de specializare a unor limfocite. Limfocitele B sunt precursorii celulelor producătoare de anticorpi, care poartă numele de plasmocite.

  Plasmocitele sunt leucocite care sintetizează cantitați mari de anticorpi, de la câteva sute la mii de anticorpi pe secundă per celulă. Acestea se găsesc în mod normal în țesuturi, și nu în sânge, reprezentând stadiul final al diferențierii limfocitelor B.

B. Celule NK (natural Killer) aprox. 10%

  Călătoresc prin organism în căutarea invadatorilor şi distrug celulele anormale cum sunt cele care dezvoltă cancerul. Spre deosebire de PMN şi MF, celulele NK distrug Ag corpusculate (celule self devenite non-self) fără să le fagociteze. Limfocitele NK intervin în primele momente ale unei infecţii virale şi elimină o parte dintre celulele self infectate.

  Ele sunt limfocite care nu prezintă markeri (receptori) celulari caracteristici limfocitelor T sau B. Termenul de natural killer provine de la faptul că acestecelule își exercită funcția citotoxică fără a necesita o activare prealabilă.

 

C. Celule prezentatoare de antigen ( CPA )

  Sunt celule care prezintă un rol crucial în declanșarea sau inițierea răspunsului imun față de antigene. Declanșarea acestui răspuns imun se face în organele limfoide secundare precum splina și ganglionii limfatici. Fără existența acestor celule prezentatoare de antigen declanșarea răspunsului imun nu ar fi posibilă. Aceste celule captează cantități foarte mari de antigene și le transportă până în organele limfoide secundare prezentându-le către celulele sistemului imun determinând o cooperare celulară locală cu limfocitele T-helper și cu limfocitele B declanșând răspunsul imun umoral¸ fie cu limfocitele T-helper și cu limfocitele T citotoxice declanșând răspunsul imun celular.  Acestea sunt:

1. Fagocitele

  Capturarea, ingestia și distrugerea de către o celulă a particulelor sau a altor celule se numește fagocitoză. Capacitatea de fagocitoză este proprie anumitor celule, numite fagocite, ca polinuclearele neutrofile și celulele macrofage.

  Există două tipuri de fagocite: PMN sau microfage (polimorfonucleare neutrofile), cunoscut ca şi sistemul facogitar microfagic care fagocitează particule mici și MF (macrofage) cunoscut că și sistemul fagocitar macrofagic care înglobează particule mari, chiar celule întregi.

Sistemul imunitar microfagic

  Acest sistem este alcătuit din leucocite de tipul polimorfonucleare (neutrofile, eozinofile și bazofile), spre deosebire  monocite, limfocite și plasmocite (derivate din limfocitele B) care sunt de tip mononuclear.

  Polimorfonuclearele sau microfagele, au o durata de viață scurtă, de câteva zeci de ore însă sunt în număr constant în sângele circulant deoarece producția de leucocite este constantă. Numărul microfagelor în sânge este un indicator al stării de apărare al organismului. Când numărul lor crește înseamnă că organismul luptă cu un proces infecțios dar această creștere este și un indiciu bun, deoarece înseamnă că măduvă este capabila să mobilizeze suficiente celule de apărare imună care să lupte cu infecția. Când concentrația microfagelor este scăzută, prognosticul este în general nefavorabil, deoarece acest lucru poate indica incapacitatea organismului de a lupta cu infecția.

Sistemul imunitar macrofagic

  Bacteriile, virusurile, paraziții și antigenele în general, fie ele exogene sau endogene sunt distruse în principal de către neutrofile și macrofagele din țesuturi. Neutrofilele distrug bacteriile aflate chiar în sângele circulant, deoarece au o mare capacitate de a le recunoaște și de a le ataca.

  Celulele SFM îşi au originea în celula stem din mãduva osoasã. Celula stem nu s-a identificat, dar este nediferenţiatã, cu activitate mitoticã înaltã, este pluripotentã. Pe mãsurã ce se diferenţiazã, descendenţii celulei stem îşi pierd potenţialitatea şi devin precursori separaţi ai liniilor monocitarã, polimorfonuclearã, eritrocitarã şi plachetarã .

Etapele de dezvoltare: celula stem, monoblast, promonocit, monocit si macrofag.

  Monocitul rãmâne în mãduva osoasã timp de 24 de ore de la diferenţiere, trece în sânge şi devine celulã circulantã pentru alte 24-72 de ore. In condiţii normale, celulele care circulã la contactul cu endoteliul capilar, migreazã spre diferite ţesuturi şi cavitãţi, unde devin macrofage rezidente sau migreazã spre un focar de inflamaţie.

  Nu există rezervor de monocite în măduvă. Ele reprezintă intre 1 și 10% din totalul leucocitelor sanguine. Durata de viață în sânge este de 32 de ore. Monocitele sunt celule imature, ele devenind mature în țesuturi, unde poarta denumirea de macrofage. Deci, monocitele și macrofagele sunt stadii funcționale ale aceluiași tip de celulă.

  Fagocitoza este cea mai importantă funcție a macrofagelor, de aceea se identifică cu termenul de fagocite și ele prezintă selectivitate față de antigenul care este fagocitat. Daca nu ar exista această selectivitate atunci macrofagele ar putea ingerna celule normale sau elemente structurale ale organismului.

  O alta categorie de macrofage o reprezintă ce a macrofagelor fixe. După ce monocotele se transforma în macrofage și pătrund în țesuturi, n număr mare de monocite rămân fixate intrtisular câteva luni sau ani până când întâlnesc un antigen și trebuie să înceapă fagocitoza. Funcțional, aceste celule staționare au și ele capacitatea de a fagocita cantități mari de bacterii, virusuri, țesuturi moarte și alte particule aflate intratisular. Când sunt stimulate suficient, ele pot pătrunde în circulație și redevin macrofage mobile.

2. Celulele dendritice

  Reprezintă o populație leucocitară particulară, caracterizată morfologic de prezența unor prelungiri citoplasmatice, iar funcțional prin capacitatea de a prezenta antigenul și a stimula limfocitele T native și de a iniția un răspuns imun. Ele au capacitatea de a capta antigenul (prin intermediul receptorilor) și de a-l transporta la organele periferice fără a avea o funcție fagocitara.

3. Limfocitele B

Pe lângă rolul amintit mai sus aceștia au și capacitatea de a prezenta antigenul limfocitului T.

Antigenul ( Ag )

  Este definit ca orice substanţă sau particulă vie (de exemplu bacterie) sau inertă (corp străin) care este recunoscută ca non-self și care este capabilă sa declanșeze un răspuns imunologic prin sinteza de Ac (anticorpi).

    Dupã originea lor, antigenele sunt exogene și endogene

Antigenele exogene sunt cele mai numeroase şi pot fi  naturale, artificiale si sintetice.

Antigenele naturale formeazã categoria cea mai cuprinzãtoare. Aici sunt incluse toate macromoleculele naturale din virusuri, microorganisme, fungi, plante şi animale.

La origine, antigenele artificiale sunt antigene naturale, modificate chimic prin cuplarea, cel mai adesea covalentã, cu una sau mai multe molecule mici, care le conferã o nouã individualitate antigenicã şi o nouã specificitate de combinare cu anticorpii, în raport cu molecula de origine.

Antigenele sintetice sunt polimeri de aminoacizi, cu secvenţã cunoscutã, obţinuţi in vitro.

Antigenele endogene sunt componente celulare şi tisulare proprii (self), faţã de care, în condiţii normale, sistemul imunitar nu manifestã reactivitate. Totuşi, unele componente tisulare, în anumite condiţii, pot sã stimuleze reactivitatea imunitarã.

Anticorpul (Ac)

 Este o proteină a serului sangvin secretată de către plasmocite, provenite din limfocite de tip B ca reacţie la introducerea în organism a unei substanțe străine (antigen). Mai poartă numele de imunoglobulină.

  O imunoglobulină este capabilă să se fixeze pe antigenul care a provocat sinteza; ea primește atunci denumirea de anticorp. Imunoglobulinele neutralizează antigenele și le împiedică să se reproducă. Antigenele sunt în continuare distruse de către complement (sistem enzimatic) sau de către celulele fagocitare (macrofage, polinucleare neutrofile, monocite) care se fixează la rândul lor pe imunoglobuline.

 

Răspunsul imun

  Răspunsul imun sau imunitatea este reprezentat de un lanț de procese, declanşat de prezența unei structuri străine organismului, procese care au ca punct final distrugerea structurilor străine (non-self). Aceste structuri non-self pot fi reprezentate de substanțe sau particule străine organismului (bacterii, paraziți, grefe, transplant…) sau structuri proprii care au suferit modificări fenotipice pe care organismul nu le mai recunoaște ca fiind proprii (celule infectate cu virusuri, celule îmbătranite, celule cu funcție alterată, celule cu potențial de malignitate). Structurile proprii modificate exprimă la suprafață noi structuri antigenice pe care organismul nu mai le recunoaște ca fiind proprii.

Caracteristicile răspunsului imun

Răspunsul imun are două caracteristici majore:

a). Specificitatea

Se datorează existentei pe suprafața limfocitelor a receptorilor pentru antigen ce sesizează diferențele între agenții infecțioși.

Receptorii pentru antigen ai unui limfocit recunosc un singur antigen. Intereacția receptorilor pentru antigen cu structura lui antigenică specifică determină un semnal, capabil să inițieze activarea celulară.

b). Memoria imună

Expunerea repetată la același antigen determină un raspuns imun specific, mai rapid, mai intens și mai adecvat. La prima expunere la un antigen, în organism există un număr redus de limfocite care recunosc și declanșează răspunsul imun, asigurând eliminarea agresiunii. În urma primului răspuns imun, în organism persistă o populație limfoidă specifică mai numeroasă, capabilă să ofere o protecție superioară la o nouă expunere a aceluiași antigen.

Aşadar, în lumina celor prezentate mai sus, imunitatea organismului este de doua feluri:

I. Imunitatea înnăscută sau nespecifică

  Se referă la toate componentele sistemului imun pe care organismul le posedă încă de la naştere şi constă dintr-o serie de factori care sunt operaţionali împotriva oricărui antigen. Aceste structuri reprezintă prima linie de apărare împotriva microorganismelor cu potenţial patogen. Imunitatea înnăscută are caracter ereditar fiind moştenită de la părinţi şi nu mai poate fi influenţată până la sfârşitul vieţii.

 Mecanismele de apărare nespecifice sunt identice pentru toţi indivizii aceleiaşi specii. Imunitatea înnăscută constituie prima linie de apărare împotriva infecţiilor.

  Este constituită din mai mulți factori sau mecanisme:

  Factorii sau barierele fizice naturale interni sau externi care prin anumite mecanisme oferă protecție împotriva agenților patogeni cum ar fi: tegumentul, mucoasele, ph-ul local, secrețiile gastrice și lacrimale, microflora intestinală.

  Componenta celulară realizată de către celulele NK, macrofage prin procesul de fagocitoză și celulele dendritice.

  Componenta umorală exercitată prin intermediul unor proteine ce contribuie la apărarea nespecifică, atacând în mod direct micro-organismele sau impiedicând reproducerea lor: lizozimul, sistemul complement, properdina, proteina C reactivă, opsoninele și interferonii.

II. Imunitatea adaptativă (dobândită) sau specifică

  Imunitatea dobânditã are un caracter specific şi se defineşte ca o stare de rezistenţã antiinfecţioasã, cu caracter individual, condiţionatã de contactul anterior al organismului, într-un proces infecţios natural, cu agentul infecţios virulent.

  Imunitatea dobândită formează memorie imunologică după o expunere inițială la un anumit patogen, conducând la un raspuns mai puternic la următoarele întalniri cu același patogen.

  În imunitatea dobândită, receptorii patogen specifici sunt „câștigați” pe durata vieții organismului (în timp ce receptorii patogeni  în imunitatea innăscuta sunt deja codati în ADN). Raspunsul dobândit este considerat „adaptiv” deoarece pregătește imunitatea organismului pentru viitoarele provocări.

Imunitatea dobandita este:

1. 1. Activă

• Naturală (postinfecţioasă) → se instalează ca rezultat al trecerii organismului neimun prin boală (formă clinică sau infecție în aparență clinic - febra tifoidă, difterie, scarlatina, rujeola etc.). Pe parcursul vieții unui individ, are loc o expunere continuã la antigenele din mediul înconjurãtor, urmatã de sinteză specificã de Ac de cãtre celulele limfoide competente imunologic, cu o duratã de viaţã variabilã. Organismul capată rezistență față de un agent patogen după ce a dezvoltat boala și s-a vindecat prin fabricarea de anticorpi care persistă timp îndelungat prevenind o eventuală reîmbolnăvire. Un exemplu sunt bolile copilăriei, care odată declanșate și vindecate nu vor mai fi contactate ulterior din cauza faptului că organismul a dobândit imunitate naturală prin fabricarea de anticorpi împotriva agenților patogeni respectivi. Acest tip de imunitate poate funcționa timp de luni, ani sau toată viața, deoarece limfocitele dezvoltă o memorie imunologică și la un nou contact cu același antigen vor reacționa având ca rezultat blocarea dezvoltării infecției.

• Artificială → apare ca rezultat al vaccinãrii. Vaccinul reprezintã fie administrarea de agenți microbeni inactivați (anatoxine), fie de microorganisme atenuate sau omorâte; aceste produse nu produc boala (şi-au pierdut patogenitatea în decursul preparãrii lor), dar şi-au menţinut antigenicitatea (abilitatatea de a induce sintezã de Ac), adica vor declanșa un răspuns imun finalizat prin sinteza de anticorpi specifici anti agentul patogen cu care s-a realizat vaccinarea. Vaccinarea este o metoda profilactica de prevenire a anumitor infecții.

Deci, in ambele cazuri (natural și artificial), organismul produce anticorpi în urma contactului cu antigenul.

1. 2. Pasivă

• Naturală (transplacentară sau prin laptele matern, colostru) → se realizează prin transfer transplacentar de Ac de la mama imunizatã (de exemplu Ac antidifterici, Ac antipolio) la fetus, acesta fiind temporar imun la aceste afecţiuni; dupã câteva luni, Ac maternali vor fi metabolizaţi şi înlocuiţi treptat cu Ac sintetizaţi de cãtre organismul copilului.

• Artificială (administrarea Ac/seruri imune sau a limfocitelor) se mai numește serumizare → constă în administrarea unor preparate biologice numite seruri imune, care conțin anticorpi specifici unei boli, elaborați de un alt organism, anticorpi care vor fi transferați organismului nou imunizat. Aceștia sunt obţinuţi sintetic sau de la indivizi ce au trecut prin boalã.

În funcţie de mecanismele reacţiilor imune, imunitatea adaptivă este:

• Imunitate mediată  umoral, exercitată prin intermediul unor proteine numite anticorpi (Ac, Ig), produse de limfocitele B. Fiind secretate în sânge și lichide biologice, neutralizează și elimină microbii extracelulari și toxinele lor. Răspunsul imun umoral adaptiv se produce prin intermediul imunoglobulinelor care recunosc specific agentul patogen declanșator.
• Imunitate mediată celular, eficientă în eliminarea paraziților intracelulari sau a celulelor tumorale. Este exercitată prin intermediul limfocitelor T. Răspunsul imun celular specific are drept celule efectoare limfocitele T citotoxice și se desfăşoară în două etape:
  • Activarea, proliferarea şi diferenţierea limfocitelor T naive în LT efectoare;
  • Distrugerea celulelor ţintă de către LTC activate.