Capitolele 12 şi 13 - Sistemul HLA PDF

12. Complexul major de histocompatibilitate (MHC); Sistemul HLA (MI Popa) 12. 1. Definiţie şi istoric Complexul major de histocompatibilitate (MHC) uman, sau sistemul HLA, corespunde unor moleculele exprimate pe membrana celulară codate prin gene localizate pe cromozomul 6. Aceste molecule...

12. Complexul major de histocompatibilitate (MHC); Sistemul HLA (MI Popa) 12. 1. Definiţie şi istoric Complexul major de histocompatibilitate (MHC) uman, sau sistemul HLA, corespunde unor moleculele exprimate pe membrana celulară codate prin gene localizate pe cromozomul 6. Aceste molecule au fost descoperite ca alloantigene de care depindea compatibilitatea grefelor cutanate sau de organ (un fragment de ţesut recoltat de la o gazdă şi grefat la un receptor diferit, chiar dacă face parte din aceeaşi specie, este de regulă eliminat; dacă după eliminare se încearcă o nouă grefare, cu acelaşi tip de ţesut, eliminarea este mai rapidă). Pornind de la aceste observaţii, s-a pus numele de antigene de histocompatibilitate (dar existenţa lor nu este legată doar de fenomenul de compatibilitate/respingere a grefelor de ţesut sau organ). Eliminarea ţesuturilor este controlată genetic, de mai multe gene care codifică pentru sinteza de proteine diferite la subiecţi diferiţi (gene de histocompatibilitate). Există antigene majore de histocompatibilitate (MHC) şi antigene minore (situaţie în care eliminarea grefelor are loc, de regulă, tardiv). Înţelegerea acestor fenomene este legată de 3 descoperiri succesive:  Complexul major de histocompatibilitate. Cercetările lui Gorer (1963) pe grefe tumorale prelevate de la un şoarece şi grefate la altul, au arătat că grefa este respinsă în caz de histo-incompatibilitate sau tolerată în caz de histo-compatibilitate. Rejetul sau toleranţa sunt dictate genetic. Aceasta a dus la descoperirea sistemului major numit H2 la şoarece şi a mai multor sisteme minore. Ulterior, existenţa MHC a fost confirmată la toate mamiferele, regiunea fiind denumită în funcţie de specie (ex. H2 la şoarece, ChLA la cimpanzeu).  Sistemul HLA. În 1958 se pune în evidenţă, în serul unui pacient cu aplazie medulară şi politransfuzat, un alloanticorp care aglutinează leucocitele altor subiecţi. Aceasta stă la originea descoperirii sistemului allotipic HLA (human leucocyte locus A), evidenţiat la nivelul leucocitelor, apoi la majoritatea celulelor. Nu a fost descris un locus B, dar există o împărţire a sistemului HLA pe mai multe gene HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DR, HLA- DP şi HLA-DQ. Studiul supravieţuirii grefelor cutanate, între donor şi receptor HLA identic sau diferit, a dovedit că sistemul HLA corespunde genetic şi funcţional cu MHC uman.  Răspunsul imun. Rolul fiziologic nu a fost descoperit decât ulterior. Proprietatea de a răspunde la un anumit antigen depinde de genele MHC, numite din acest motiv gene ale răspunsului imun. Doherty şi Zinkeragel au demonstrat în 1974 că răspunsul imun este limitat de MHC-ul individului. 12. 2. Structură şi clasificare Sistemul HLA cuprinde un ansamblu de gene localizate pe un segment al braţului scurt al cromozomului 6. Acest sistem acoperă o regiune de 3.800 Kb. Genele HLA posedă trei caracteristici importante: 1. polimorfismul: fiecare genă este polialelică (cu excepţia HLA- DRA), fiind evidenţiate peste 50 de alele în sistemul MHC uman; 2. codominanţa: la un subiect heterozigot, sunt exprimate două alele diferite; 3. legătura strânsă: toate genele situate pe acelaşi cromozom se transmit în bloc descendentului, sub formă de haplotip. Moleculele HLA aparţin superfamiliei imunoglobulinelor, modulul lor structural de baza fiind motivul imunoglobulinic, conţinând o punte disulfidică intramoleculară. Moleculele HLA clasa I Aceste molecule sunt heterodimeri formaţi prin legătură noncovalentă între un lanţ greu polimorf  şi un lanţ uşor nonpolimorf β2m lanţul greu  (44 kDa) este o proteină transmembranară cu polimorfism alelic, codată de o genă a sistemului HLA; cuprinde 3 domenii extracelulare, o porţiune transmembranară şi o parte intracitoplasmatică scurtă; lanţul β2m (11,5 kDa) cuprinde un singur domeniu; este extracelular, legat noncovalent de lanţul . Moleculele HLA-I sunt prezente pe majoritatea celulelor organismului. Dintre celulele anucleate, aceste molecule sunt adesea absente la nivelul globulelor roşii dar prezente în cantitate mare la nivelul plachetelor sanguine. Expresia lor pe celulele nucleate este variabilă, în funcţie de tipul celular: pe limfocitele T sau B şi polimorfonucleare sunt exprimate 104- 5105 molecule/celulă în timp ce pe hepatocite sunt slab exprimate iar pe celulele nervoase şi spermatozoizi aproape lipsesc. Moleculele HLA clasa a II-a Aceste molecule sunt heterodimeri cuprinzând un lanţ polipeptidic  şi un lanţ polipeptidic β provenind din genele A şi B din subregiunea HLA-D lanţul greu  (33-34 kDa) cuprinde două domenii externe 1 şi 2, o porţiune transmembranară şi o terminaţie carboxilică scurtă intracitoplasmatică; lanţul uşor β (28 kDa) are o structură asemănătoare, cu două domenii externe β1 şi β2. Moleculele clasei a II-a au o distribuţie mult mai restrânsă în comparaţie cu moleculele clasei I. Ele sunt exprimate pe celulele prezentatoare de antigen (APC): celule dendritice (celule Langerhans din piele, celule interdigitate ganglionare şi din timus, celule dendritice din epiteliul căilor respiratorii), monocite / macrofage şi limfocite B. Limfocitele T nu exprimă astfel de molecule decât după activare. Moleculele clasei a II-a au fost descoperite şi la nivelul endoteliului vascular şi al celulelor epiteliale ale intestinului gros. În cazuri patologice, moleculele clasei a II-a au fost depistate la nivelul celulelor β din insulele lui Langerhans în diabetul insulinodependent, al canalelor biliare în ciroza biliară primitivă şi al celulelor tiroidiene în afecţiunile tiroidiene autoimune. Expresia moleculelor este indusă de IFN-, TNF- şi β, IL-4, IL-13 şi GM-CSF. Prostaglandina E2 inhibă sinteza lor pe monocite / macrofage. 12. 3. Roluri Moleculele de histocompatibilitate au un rol fundamental în prezentarea peptidului antigenic, limfocitului T helper sau T citotoxic. În această comunicare intercelulară intră în contact 3 molecule, cu recunoaşterea peptidului antigenic şi a HLA propriu prin TCR. Rolul moleculelor HLA clasa I Rolul lor este în principal în reacţia imună care determină intervenţia LTc. Moleculele HLA I prezintă un peptid endogen de origine virală către receptorul de antigen (TCR) al limfocitului T CD8+. Rolul moleculelor HLA clasa a II-a Ele intervin, în principal, în răspunsul imun în care sunt implicate APC şi LTh. Moleculele HLA II prezintă limfocitului Th CD4+, peptide de origine exogenă, provenite din proteinele endocitate şi degradate de APC. a) Legarea antigenului exogen de molecula HLA clasa II: 1. Endocitoza - particulele antigenice (bacterii, proteine străine) sunt internalizate nespecific de monocite / macrofage sau specific de limfocitele B prin IgM. Ele urmează calea endocitozei; 2. Generarea peptidelor antigenice - prin fuzionarea endozomilor cu lizozomii, proteinele sunt degradate în peptide prin activarea proteazelor lizozomale la un pH acid; 3. Asocierea cu HLA II - moleculele HLA clasa II-a sintetizate în reticulul endoplasmic sunt asociate, sub forma unui complex, cu o proteină accesorie, lanţul invariabil II. Aceasta împiedică legarea moleculelor HLA II de peptidele endogene, dar este posibilă legarea peptidelor exogene; 4. Trecerea prin membrana celulară - ansamblul HLA-D-peptid exogen este exprimat la suprafaţa APC. b) Interacţiunea între APC şi limfocitul T helper: Limfocitul helper CD4+, prin TCR-ul său, nu poate interacţiona cu o APC decât dacă recunoaşte antigenele cuplate cu moleculele MHC ale individului (restricţie allogenică). Molecula accesorie CD4 a limfocitului helper interacţionează cu domeniul β2 constant al HLA-II. Specificitatea reacţiei este datorată asocierii trimoleculare TCR, HLA, peptid antigenic. 12. 4. Povestire adevărată Orice celulă care prezintă un tip de HLA diferit de cel al organismului este considerată non-self, un „invadator”, iar rezultatul este acela de rejecţie a ţesutului compus din respectivele celule. Din cauza importanţei HLA în transplant, locusurile HLA sunt printre cele mai frecvent serotipate sau analizate prin PCR faţă de oricare alte alele autozomale. În diferite studii, s-a analizat importanţa compatibilităţii HLA în transplantul de inimă, rinichi, celule stem hematopoietice. Polimorfismul sistemului HLA este foarte mare şi de aceea probabilitatea ca organele donoare să fie potrivite primitorului este foarte mică. În transplanturi, a existat practica de a se aloca organe fără a se lua în considerare compatibilitatea HLA donor-receptor. De aceea, în trecut, nu a fost posibilă analizarea corespunzătoare a ratei de succes a transplantului cu organe compatibile HLA. Într-un studiu realizat pe 8.331 de pacienţi, internaţi în 104 centre din 24 state din USA, doar 128 subiecţi au primit câte o grefă cardiacă compatibilă HLA (A, B sau DR) sau doar cu o singură incompatibilitate. S-a observat supravieţuirea ţesutului pe o durată de 3 ani, iar rezultatele au fost dependente de sistemul HLA. Astfel, au avut succes: la compatibilitate maximă 83±4% transplanturi faţă de 76 ±2% transplanturi la 2 nepotriviri. Aşadar, supravieţuirea grefei în transplantul de cord este semnificativ influenţată de compatibilitatea HLA. Există două tipuri de incompatibilitate: a antigenelor (detectabilă serologic) şi a alelelor (detectabilă prin metode de analizare a ADN-ului). Într-un studiu s-a testat ipoteza conform căreia incompatibilitatea alelelor este mai puţin imunogenă decât incompatibilitatea antigenelor şi, astfel, este mai puţin asociată cu rejecţia de transplant cu celule stem hematopoietice. Peste 450 de pacienţi cu leucemie mieloidă cronică au primit transplant de măduvă de la donori diferiţi. Prin secvenţierea ADN, s-au analizat alelele clasei I HLA (A, B, C) şi s-au observat ratele de respingere a grefei la transplanturile fără nici o incompatibilitate, la cele cu o singură incompatibilitate a alelelor sau a antigenelor sau la transplanturile cu 2 sau mai multe nepotriviri. Rezultatele au confirmat ipoteza şi, astfel, riscul rejecţiei de transplant a fost semnificativ mai mare la cei cu o incompatibilitate antigenică HLA, faţă de cei cu o incompatibilitate alelică. Riscul a fost de asemenea crescut la cei cu mai multe nepotriviri HLA şi la primitorii homozigoţi HLA în locusul de incompatibilitate. În concluzie, transplanturile de la donori cu o singură incompatibilitate a alelelor HLA au un risc scăzut de rejecţie şi pot fi realizate cu succes. În schimb, incompatibilitatea de antigene HLA, detectabilă serologic, creşte riscul de respingere a ţesutului. 13. Molecule de adeziune; Citokine; Mesageri secunzi (MI Popa) Interacţiunile între celulele imunitare se realizează prin două mecanisme complementare:  contactul celular strâns, care necesită prezenţa moleculelor de adeziune (direct);  prezenţa factorilor stimulatori, citokine, secretate de una din cele două celule aflate în contact sau, uneori, de o celulă aflată la distanţă (indirect). Rezultatul va fi activarea sau inhibarea funcţiei celulare, ca urmare a transportului informaţiei prin mesagerii secunzi spre organitele intracitoplasmatice, membrana celulară sau genele nucleare. 13. 1. Moleculele de adeziune Contactul între două celule nu se face spontan. Rolul moleculelor de adeziune este complex şi nu se limitează la procesele imunologice. Legăturile intercelulare asigurate de liganzi sunt reacţii chimice clasice specifice, saturabile şi reversibile. Clasificarea moleculelor de adeziune se poate face în două moduri, structural şi funcţional. 13. 1. 1. Clasificarea structurală a moleculelor de adeziune Clasificarea structurală a moleculelor de adeziune se bazează pe caracteristicile chimice ale moleculei care permit legarea sa de o anumită superfamilie sau familie de proteine. Expresia lor pe suprafaţa celulei poate fi constitutivă sau indusă în urma activării celulare. Selectinele (LECAM-family, leucocyte-endothelial cell adhesion molecule)  Selectinele sunt glicoproteine transmembranare cu un domeniu N-terminal lectinic-calciu- dependent şi domenii reglatoare pentru sistemul complement. Selectinele au rol în adeziunea intercelulară; joacă un rol important în amorsarea procesului inflamator. L-selectinele sunt exprimate constitutiv pe suprafaţa leucocitelor, în timp ce expresia lor pe endoteliu este indusă de către TNF-, IL-1 şi lipopolizaharidele bacteriene iar a P- selectinelor de către C5b, histamină şi trombină. P-selectinele formează împreună cu factorul Willebrand granule denumite corpusculii Weil-Palade. Integrinele Familia integrinelor cuprinde peste 20 de membri, glicoproteine transmembranare cu structură heterodimerică (β). Iniţial au fost caracterizate 3 subfamilii, cu lanţul β comun şi lanţul  diferit, pentru ca în prezent să se cunoască faptul că lanţul  se poate asocia cu mai multe lanţuri β β-8). Localizarea integrinelor este ubicuitară (cel puţin un membru al acestei familii pe toate celulele nucleate). Leucocitele pot exprima cel puţin 13 astfel de receptori. Celulele epiteliale exprimă la rândul lor o serie de integrine, constitutiv sau indus, în urma procesului inflamator. Integrinele intervin în legarea intercelulară şi între celulă şi substrat, prin care contribuie la organizarea tisulară şi migrarea celulară, alături de superfamilia imunoglobulinelor; subfamilia β2-integrinelor stimulează proliferarea limfocitelor T, la contactul cu celulele dendritice; cresc sinteza de citokine (β1 şi β2-integrinele stimulează producţia de TNF- şi βa celulei T; β2- integrinele stimulează producţia de IL-1β a monocitelor, la contactul cu limfocitul T). Superfamilia imunoglobulinelor (Imunoglobulin-like) Moleculele de adeziune din această clasă au o structură „imunoglobulin-like” prin expresia extracelulară a unor domenii repetitive de tip imunoglobulinic. Sunt clasificate în trei subfamilii: ICAM (intercellular adhesion molecule), VCAM (vascular adhesion molecule) şi PECAM (platelet-endothelial cell adhesion molecule). Moleculele de adeziune din această clasă intervin în legarea intercelulară, mai ales în interacţiunea leucocit-endoteliu. Prin cuplarea lor cu liganzii de selecţie (integrine) intervin în legarea leucocitară şi prin aceasta în controlul infiltratului inflamator local. Expresia lor pe suprafaţa celulară este constitutivă sau indusă de citokine. Caderinele Caderinele sunt formate dintr-un singur lanţ polipeptidic şi sunt exprimate constitutiv pe suprafaţa celulelor. Au rol în legarea intercelulară prin aderarea unora de altele, pe celulele adiacente, printr-un mecanism calciu-dependent. Prin funcţia lor asigură integritatea epiteliilor. Caderinele sunt clasificate în trei subfamilii: E-caderine (pe epitelii), V-caderine (pe endoteliu) şi P-caderine (placentare). Adresine vasculare Sunt glicoproteine exprimate pe suprafaţa celulelor endoteliale şi intervin în „homing-ul” limfocitar, respectiv în direcţionarea limfocitelor spre ganglionii limfatici şi ţesuturile extraganglionare. Carbohidraţii Reprezintă liganzii specifici pentru selectine şi nu constituie o clasă distinctă de molecule de adeziune. 13. 1. 2. Clasificarea funcţională a moleculelor de adeziune Moleculele accesorii asociate cu TCR  Molecula CD4 Această moleculă este exprimată pe suprafaţa a 2/3 din LT mature circulante, definind subsetul de LT CD4+. Molecula CD4 este prezentă şi pe suprafaţa celulelor dendritice cutanate şi pe monocitele/macrofagele activate. Este o moleculă de 55-67 kDa, cu o parte extracelulară compusă din 4 domenii din superfamilia Ig, care recunoaşte o parte constantă situată la nivelul domeniului β2 a moleculei HLA II.  Molecula CD8 Această moleculă este exprimată pe suprafaţa a 1/3 din LT mature circulante, definind subsetul de LT cu activitate citotoxică şi unele celule NK (în proporţie mai mică). Molecula CD8 este homodimerică (CD8a/CD8a) sau heterodimerică (CD8a/CD8b). Rolul său primordial este să asigure interacţiunea cu o parte monomorfă a moleculei HLA I, pentru recunoaşterea domeniului 3 al acestei molecule. Molecula CD8, ca şi molecula CD4, este asociată cu tirozinkinaza. Moleculele de adeziune necesare costimulării între celulele prezentatoare de antigen şi limfocitele T În permanenţă, între APC şi LT se stabilesc cupluri de adeziune intercelulară. Este nevoie de prezenţa APC dar şi de o „colaborare bidirecţională” între APC şi LT (trebuie să existe o dublă activare a celor două tipuri de celule, în sens anterograd şi retrograd), întrucât în lipsa acestora, limfocitul T nu este capabil să capteze şi cu atât mai mult, să prelucreze Ag native T-dependente. Cuplurile de adeziune stabilesc un efect de „fermoar” între membrana APC şi LT, legătura având loc înainte ca TCR să vină în contact cu epitopul (cuplul se formează chiar dacă APC prezintă un epitop pentru care LT nu are receptori specifici).  Se descriu trei cupluri: Cuplul B7-CD28  Molecula B7 se exprimă pe suprafaţa majorităţii APC (celule dendritice în repaus, macrofage activate şi LB activate). Deşi este absentă pe macrofagele şi LB în repaus, în urma costimulării acestora, molecula B7 se exprimă pe suprafaţa lor, pentru a asigura o cooperare celulară pozitivă.  Molecula CD28, care recunoaşte receptorul B7, este prezentă pe toate LT, cu excepţia LT supresoare şi permite costimularea între APC şi LT. Cuplul B7-CTLA-4 (CD80) Molecula CTLA-4 nu este exprimată decât de LT CD4+ sau T CD8+, într-o proporţie mai mică decât molecula CD28 dar cu o afinitate de 20 de ori mai mare pentru molecula B7. Interacţiunea cu APC poate induce inhibiţie şi chiar apoptoză. Cuplul CD40 şi CD40L  Molecula CD40 se exprimă pe toate celulele prezentatoare de antigen în repaus - celule dendritice, LB şi monocite/macrofage dar şi pe progenitorii hematopoietici şi celulele epiteliale.  Molecula CD40L (L pentru ligand) nu se exprimă decât pe LT activate CD4+ sau CD8+ şi nu pe cele în repaus. Este de asemenea prezentă pe bazofile şi mastocite. Sindromul hiper- IgM, X-linkat se caracterizează prin absenţa moleculei CD40L funcţionale. Moleculele de adeziune necesare costimulării între celulele prezentatoare de antigen şi limfocitele T helper sau citotoxice şi ţintă. Aceşti liganzi cuprind următoarele două cupluri: Cuplul LFA2 (CD2) şi LFA3 (CD58) (LFA - leukocyte function - associated antigen)  Molecula LFA2 (CD2) permite formarea rozetelor E (E pentru eritrocite) între LT umane şi eritrocitele de oaie. Fenomenul se datorează prezenţei LFA3 pe eritrocitele de oaie.  Molecula LFA3 (CD58) are o distribuţie largă, care cuprinde celulele endoteliale vasculare, fibroblaştii, limfocitele şi macrofagele. Cuplul LFA1 şi ICAM 1, 2 şi 3  Molecula LFA1 corespunde integrinei L/β2 (CD11a/CD18). Prezenţa sa este relativ difuză la nivelul diferitelor leucocite (neutrofile, monocite, LT, LB şi LT de memorie).  ICAM1 (CD54), ICAM2 şi ICAM3 sunt puternic exprimate la nivelul LT citotoxice şi permit activarea lor. ICAM1 se găseşte pe neutrofile în repaus, celule endoteliale, monocito/macrofage şi LB activate.  Datorită acestor două cupluri de adeziune, interacţiunea între LT CD4+ şi APC sau între LT CD8+ şi celula ţintă permite recunoaşterea lor, proces completat prin recunoaşterea specifică legată de TCR. 13. 2. Citokinele (Interleukinele) Citokinele sunt substanţe proteice, solubile, cu greutate moleculară mică, 8-70 kDa. Cel mai frecvent sunt sintetizate de către celule după activare prealabilă, acţionând ca mediatori asupra altor celule sau asupra lor însăşi, în cantităţi foarte mici, de ordinul pico sau nanogramelor. În momentul de faţă au fost identificate peste 100 de molecule diferite de citokine. O parte dintre citokine au în special efecte „chemotactice” şi din acest motiv au fost numite chemokine. Termenii de limfokine (substanţe sintetizate de limfocite) sau de monokine (provenind din monocite) nu se mai folosesc deoarece citokinele sunt sintetizate de o gamă mult mai largă de celule. Termenul de interleukine, care indică o acţiune între două leucocite, a persistat şi continuă să persiste în denumirea prescurtată, de la IL-1 la IL-27. Termenul de citokine pare să fie cel mai adecvat. În unele cazuri, denumirea provine de la una din activităţile care au permis descoperirea citokinei: TNF (tumor necrosis factor), IFN (interferon), GM-CSF (granulocyte/monocyte-colony stimulating factor), G-CSF (granulocyte-CSF), M-CSF (monocyte-CSF), TGF (transforming growth factor). În afara sistemului imun şi hematopoietic au fost descoperiţi şi alţi factori de creştere: NGF (nerve growth factor), FGF (fibroblast growth factor), EGF (epithelial growth factor) etc. Citokinele acţionează datorită prezenţei receptorilor specifici, desemnaţi prin denumirea lor engleză: IL-1R, IL-2R, TNF-R etc. Ei sunt prezenţi uneori pe aceeaşi celulă care a sintetizat citokina (efect autocrin) sau pe alte celule (efect exocrin). O clasificare atotcuprinzătoare a citokinelor este foarte dificilă, din punct de vedere funcţional, pentru motivele prezentate (şi care reprezintă un „punct” din „cutia Pandorei” la care se face uneori referire, atunci când sunt luate în discuţie aceste structuri). Din punct de vedere didactic (şi funcţional), vom încerca să prezentăm în continuare o grupare a celor mai cunoscute dintre citokine. 13. 2. 1. Citokine pro-inflamatorii În cadrul procesului infecţios, diferitele microorganisme care au sau dobândesc prin variabilitate un efect de agresiune faţă de organismul gazdă, antrenează un răspuns la nivelul endoteliului vascular; una dintre primele reacţii este reprezentată de mobilizarea leucocitelor polimorfonucleare neutrofile (PMN). În această etapă intervin şi o serie de citokine.  TNF-α şi TNF-β TNF-α este produs de monocite / macrofage dar şi de diverse alte celule (limfocite T, limfocite B, celule NK, fibroblaste, mastocite, bazofile, celule gliale etc), ca reacţie la contactul cu diferite bacterii sau lipopolizaharidele din peretele germenilor Gram-negativi. Sursa cea mai importantă pentru TNF-α rămâne însă sistemul monocito-macrofagic. TNF-α favorizează expresia moleculelor de adeziune la nivelul endoteliului vascular şi al monocitelor; atrage către sediul procesului infecţios alte monocite şi leucocitele PMN. Are o activitate anti-virală, anti-parazitară şi anti-tumorală. Stimulează lipoliza, glicoliza musculară şi reabsorbţia osoasă prin care poate antrena apariţia caşexiei (TNF a fost numit iniţial caşexină). Induce formarea altor mediatori ai inflamaţiei (leucotriene, PAF). Formarea sa este la rândul său indusă de IFN, IL-1, factori de creştere sintetizaţi de monocit, endotoxinele bacteriilor Gram-negative, diferite virusuri, bacterii, unele componente ale sistemului complement, leucotriene şi prostaglandine. Eliberarea TNF-α este inhibată de glucocorticoizi, α2-macroglobuline, α2-antitripsină etc. TNF-β este sintetizat de LT activate şi celule NK şi are acţiuni identice cu TNF-α, acţionând pe acelaşi tip de receptori. În momentul de faţă este clasificat între limfotoxine (LT-α).  IL-1 şi IL-6 Sunt două citokine cu rol asemănător. Sunt produse de numeroase celule: monocite, macrofage, LT, LB, celule endoteliale vasculare, keratinocite (din piele), astrocite şi celule gliale (din creier) etc. IL-1 se găseşte sub două forme: IL-1 fixată la membrană şi IL-1βsecretată. Experimental a fost demonstrat că stimularea cu orice structură microbiană a celulelor care în mod potenţial sintetizează IL-1 va duce la sinteza acestor molecule (IL-1 şi IL-1β). Ele sunt codificate de gene diferite dar recunosc aceeaşi receptori: primul receptor IL-1R1 induce transducţia informaţiei la nivel celular, în timp ce IL-1R2 nu induce un semnal celular. IL-1α are funcţie imunologică, activând la nivel superior LTh, care se vor divide mitotic şi se vor diferenţia în diverse clase. IL-1β, eliberată în spaţiul extracelular şi în sânge, exercită o puternică acţiune proinflamatorie. Celulele care sintetizează IL-1 produc câteva ore mai târziu un antagonist al receptorului de IL-1, numit IL-1Ra, care face ca acţiunea IL-1 să fie tranzitorie. IL-1 induce creşterea expresiei moleculelor de adeziune; activează limfocitele T şi B; creşte sinteza proteinelor de fază acută la nivel hepatic; creşte catabolismul celulelor musculare şi al osteoclastelor (rezorbţie osoasă); activează sistemul nervos central cu febră, anorexie şi insomnie. Fiind şi prima interleukină numită ca atare, IL-1 a fost considerată iniţial drept o moleculă piretogenă. Inocularea de IL-1 la subiecţi umani conduce la apariţia febrei şi frisonului. Concentraţia de IL-1 din plasmă poate să crească şi în condiţii fiziologice (ex. în stres nepatologic, exces de vitamină A, în timpul menstruaţiei). IL-6 are o acţiune atât asupra sistemului imun cât şi asupra unor celule care nu aparţin acestuia, asemănătoare cu aceea a Il-1, cu o singură diferenţă: ea acţionează mai ales pe maturaţia terminală a LB în plasmocite şi pe diferenţierea LT citotoxice. Ca şi IL-1, produce proteoliză endogenă, induce sinteza proteinelor inflamatorii la nivel hepatic (fibrinogen, haptoglobină, α1-antitripsină, proteină C reactivă etc) şi activează sistemul nervos central conducând la apariţia febrei, anorexiei, somnolenţei etc. IL-6 induce sinteza de imunoglobuline; are şi rol în maturarea celulelor pe linia megakariocitară. Sinteza IL-6 este stimulată de IL-1.  Limfotoxinele Limfotoxina (LT) a fost identificată în urma efectului citotoxic exercitat de limfocitele activate, ulterior a fost sintetizată şi caracterizată, dar s-a dovedit că nu există un singur factor de acest tip, ci o serie de substanţe care ar putea fi grupate într-o „superfamilie”. Iniţial LT-α, o limfotoxină solubilă, a fost definită drept factor de necroză tumorală (TNF-β). Dintre numeroşii membri ai superfamiliei limfotoxinelor menţionăm LT-α şi LT-β, sintetizate în special de LT şi LB activate, dar şi de către celulele NK sau celule LAK (lymphokine activated killer cells). Au rol în etapele de iniţiere a inflamaţiei şi se pare că au un rol în realizarea unei protecţii faţă de agresiunea microbiană.  IFN- Dintre efectele pro-inflamatorii ale IFN-γ amintim activarea macrofagelor (acest interferon este probabil cea mai importantă substanţă care produce „trecerea” macrofagelor de la o stare „în aşteptare” la starea activă) şi astfel intervine în fazele iniţiale ale inflamaţiei dar şi în diferenţierea clonelor de limfocite care reacţionează faţă de structurile bacteriene agresoare. Alte efecte vor fi prezentate în următoarele subpuncte.  IL-10 Acţionează atât asupra celulelor hematopoietice cât şi asupra altor celule. Dacă iniţial s-a considerat că are efecte pro-inflamatorii, în momentul de faţă se cunoaşte faptul că, prin efectele inhibitorii asupra monocitelor, neutrofilelor, celulelor dendritice, este de fapt o interleukină cu efect anti-inflamator. A fost numită şi „factor de inhibare al macrofagelor”.  IL-11 Sinteza IL-11 poate avea loc la nivelul fibroblastelor, condrocitelor, sinoviocitelor, keratinocitelor, celulelor endoteliale, celulelor epiteliale etc. Administrarea de IL-11 stimulează sinteza unor reactanţi de fază acută, la fel ca şi IL-6. Totuşi, efectul esenţial al IL- 11 se adresează creşterii trombocitare. Are şi efecte anti-inflamatorii la nivelul adipocitelor şi osteoclastelor. Relativ recent, a fost avizată utilizarea IL-11 în tratamentul asociat chimioterapiei din cancer, pentru a preveni apariţia unei trombocitopenii severe la pacienţii care primesc medicaţie citotoxică, anti-tumorală.  IL-12 Cunoscută drept o substanţă care induce sinteza de IFN-γ, IL-12 are şi alte efecte de stimulare a răspunsului inflamator al gazdei, în urma unui proces infecţios. Sursa cea mai importantă de IL-12 este reprezentată de celulele dendritice.  IL-16 Iniţial a fost considerată o chemokină pentru LT Helper (CD4 +), dar poate exercita astfel de activităţi şi faţă de alte celule implicate în procesul infecţios şi în inflamaţie. Sursa principală de IL-16 este reprezentată de LT CD8+.  IL-17 (A, B, C, F) Au efecte proinflamatorii şi de stimulare a hematopoiezei.  IL-18 A fost considerată drept o moleculă care induce sinteza de IFN-γ. Ulterior s-a dovedit că singură, nu duce la o stimulare eficientă, dar în asociere cu IL-12, efectul de stimulare al sintezei de IFN-γ demonstrează sinergism. IL-18 este sintetizată în special de macrofagele activate şi de către celulele dendritice, dar există şi alte celule producătoare de IL-18 (monocite, keratinocite, celule epiteliale intestinale etc). Are efecte pro-inflamatorii, efecte în procesul infecţios declanşat de o serie de bacterii (ex. Listeria spp.), paraziţi (ex. Cryptococcus neoformans) sau virusuri (ex. virusul gripal), efecte anti-tumorale şi intervine în patogenia unor boli în care există inflamaţie cronică sau în boli autoimune.  IL-23 Are efecte asemănătoare cu IL-12, exercitate în combinaţie cu IL-12. Este sintetizată mai ales de celulele dendritice.  13. 2. 2. Citokine cu acţiune anti-virală şi anti-proliferativă În această categorie sunt cuprinse mai multe interleukine.  Spre exemplu interferonul  şi β. IFN- este produs de monocite şi celulele hematopoietice iar IFN-β este produs de alte celule de tipul fibroblaştilor şi al celulelor endoteliale. Cele două citokine prezintă acţiune anti-virală şi anti-proliferativă; stimulează celulele NK; cresc expresia moleculelor MHC I; activează producţia de IL-2 de către monocite/macrofage şi celule dendritice; induc sinteza de IFN-, cu acţiune anti-virală şi anti-proliferativă.  IL-2, cu efect autocrin şi paracrin, a fost prima interleukină utilizată în terapia cancerului (administrarea pe cale intravenoasă a fost asociată, din nefericire, cu efecte toxice severe; datorită acestor efecte, dar şi descoperirii unor efecte similare prin administrarea altor molecule în alte situaţii clinice, în momentul de faţă a intrat între noţiunile medicale clasice şi definirea „sindromului de toxicitate al citokinelor”). Mai recent, se încearcă administrarea IL-2 la pacienţii cu infecţie HIV / SIDA.  Prin potenţarea activităţii citotoxice a LT şi a celulelor LAK, IL-12 ar putea avea utilitate clinică în inhibarea procesului infecţios determinat de virusuri dar şi în diferite forme de neoplazii.  IL-18 are sau induce efecte împotriva virusului Epstein-Barr, virusului gripal, virusului herpes simplex etc dar are şi efecte anti-tumorale. 13. 2. 3. Citokine activatoare ale răspunsului imun celular Citokinele cu rol în răspunsul imun celular au ca sursă de provenienţă limfocitele Th1. În această categorie sunt incluse următoarele citokine.  IL-2 este produsă în special de LT CD4+ de tip Th0 şi Th1 (cu rol în RIP de tip celular) activate şi într-o mai mică măsură de celulele NK şi de celulele dendritice. Şi LT Th2 (cu rol în RIP de tip umoral) pot sintetiza IL-2. IL-2 acţionează asupra diferitelor celule cu rol în imunitate [asupra limfocitelor T acţionează printr-un mecanism autocrin, antrenând proliferarea şi activarea spre subsetul Th1 dar şi Th2; transformă celulele NK în celule LAK (lymphokine activated killer cells); antrenează proliferarea limfocitelor B]. Acţionează sinergic cu IL-12 şi IFN-γ stimulând activitatea citotoxică a celulelor NK. IL- 2 a fost prima dintre interleukine care a fost caracterizată până la nivel structural. Este o interleukină cu 133 aminoacizi, o greutate moleculară de 15,5 kDa; gena care codifică sinteza de IL-2 se găseşte pe cromozomul 4.  IFN- este produs de limfocitele Th1; sursa esenţială pentru această interleukină este reprezentată de celulele NK. Rolul principal al IFN- este activarea macrofagelor, cu producerea speciilor reactive ale oxigenului şi NO, cu efect bactericid asupra microorganismelor intracelulare. Prin acţiunea sa anti-Th2, reduce răspunsul imun umoral. IFN-γ controlează funcţii imune implicate în apărarea antibacteriană, antivirală şi antiparazitară. 13. 2. 4. Citokine activatoare ale răspunsului imun umoral Aceste citokine sintetizate de ex. de către limfocitele Th2 şi unele mastocite, orientează răspunsul imun umoral spre diferitele clase şi subclase de imunoglobuline.  IL-4 acţionează în etapa iniţială a răspunsului imun umoral, permiţând trecerea LB din stadiul G0 la stadiul G1. Stimulează producerea şi maturarea intramedulară a LB. Acţiunea sa este întărită de IL-1. De asemenea, stimulează producerea de IgG, specifică RIU secundar şi blochează producerea de IgM, specifică RIU primar. Mecanismul are loc la nivel de genom şi se numeşte switch izotipic (comutare izotipică). Citokina este totodată un factor de creştere pentru bazofile şi mastocite. Are de asemenea rol în hematopoieză. Acţionează sinergic cu IL-3 în cursul diferenţierii mastocitelor şi limfocitelor. Dacă există o sinteză crescută peste normal a IL-4 de către LT Th2, se înregistrează o creştere semnificativă a sintezei de IgE iar din punct de vedere clinic apariţia manifestărilor hipersensibilităţi de tip umoral (tip I).  IL-5 stimulează RIU la nivelul mucoaselor. Intră în acţiune mai târziu, alături de IL-2, permiţând multiplicarea LB. IL-5 are rol de factor de creştere pentru leucocitele polimorfonucleare eozinofile dar are efecte stimulatoare şi asupra bazofilelor. La fel ca şi IL-4 şi IL-5, are rol hematopoietic. Stimulează sinteza de Ig A de către limfocitele B. Datorită efectelor menţionate, un tratament novator al afecţiunilor datorate hipersensibilităţii de tip I ar putea să se adreseze tocmai IL-5 (medicamente anti- „alergice” care să aibă drept ţintă molecula IL-5).  Printre numeroasele sale activităţi, IL-6 este o citokină proinflamatorie, cu acţiune tardivă în procesul de maturaţie a imunoblastelor în plasmocite.  IL-10 induce diferenţierea iniţială a liniei de celule B. IL-10 inhibă citokinele proinflamatorii şi sinteza de IFN-, comportându-se ca o citokină reglatorie negativă pe subsetul Th1. Are de asemenea şi rol stimulator, în cazul maturării mastocitelor, în cazul  apărării antivirale şi antitumorale, precum şi rol chemoatractant pentru limfocitele T (CD8+).  IL-13 este produsă de LT Th2 activate (dar există şi clone de LT Th1, Th0 sau LT CD8+ care pot sintetiza această moleculă). IL-13 stimulează, ca şi IL-4, sinteza IgE şi inhibă sinteza citokinelor proinflamatorii. 13. 2. 5. Chemokine Aceste molecule de adeziune cuprind mai mulţi membri divizaţi în mai multe familii (CC, CXC, XC, CX3C). Numele chemokinelor (citokine cu rol în chemotaxie) se stabileşte pornind de la grupul de litere prezentat, la care se adaugă litera R şi un număr. Ele prezintă o activitate chemotactică faţă de limfocite, monocite, eozinofile etc. Neutrofilele, de exemplu, exprimă receptori CXCR1 şi CXCR2, în timp ce eozinofilele, bazofilele şi monocitele exprimă receptori CCR1, CCR2, CCR3 şi CCR5. Aceste structuri există în permanenţă pe suprafaţa celulelor normale circulante şi pot fi detectate prin metode de laborator. Prin intermediul acestor receptori, celulele menţionate vor reacţiona la stimulul primit de la celulele endoteliale sau de la alte celule agresate de toxine bacteriene; un alt stimul este reprezentat de citokinele pro-inflamatorii (ex. IL-1, TNF, IFN etc). 13. 2. 6. Hematopoietine Hematopoieza este controlată de către un sistem fiziologic autoreglabil, prin care se menţine un compartiment de celule stem şi un compartiment de diferenţiere pentru toate liniile sanguine. Sistemul necesită un echilibru între sinteza osoasă şi menţinerea unui spaţiu hematopoietic medular graţie echilibrului între osteoblaste şi osteoclaste. În procesul de proliferare şi diferenţiere a celulelor stem intervin numeroase citokine:  SCF (stem cell factor) provine în principal din celulele stromale ale măduvei osoase. SCF este produs atât în formă solubilă cât şi într-o formă legată de membrana citoplasmatică.  IL-3 sau multi-CSF (multi-colony stimulating factor) este un polipeptid cu greutatea moleculară 20-30 kDa, cu 133 aminoacizi. Sinteza IL-3 este apanajul LT activate în urma stimulării antigenice dar şi al mastocitelor sau eozinofilelor. Gena care codifică pentru sinteza IL-3 se află pe cromozomul 5. Rolul său este de-a stimula proliferarea şi diferenţierea celulelor stem spre diferitele linii.  IL-4, IL-5, IL-7, IL-10, IL-11 şi IL-15: - IL-4 stimulează diferenţierea şi creşterea bazofilelor şi mastocitelor;  - IL-5 are acelaşi rol faţă de eozinofile; - IL-7 este un factor de creştere produs de celulele stromale medulare şi timice care induce proliferarea L pre T şi pre B; - IL-10 favorizează dezvoltarea megacariocitelor; - IL-11 este un factor de creştere pentru linia trombocitară, dar are şi efect pro-inflamator; - IL-15 permite diferenţierea celulelor stem spre NK. Factorii de creştere ai liniilor hematopoietice: factorii de creştere stimulează celulele hematopoietice deja diferenţiate, respectiv progenitorii, permiţând creşterea şi evoluţia lor spre stadiile ulterioare, până la maturizare. Se cunosc GM-CSF (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) pentru linia monoblastică şi mieloblastică, G-CSF (granulocyte CSF) pentru linia mieloblastică, M-CSF (macrophage GSF) pentru linia monoblastică, alături de interleukinele menţionate anterior, în special IL-3. 13. 3. Mesagerii secunzi Stimularea celulară debutează prin interacţiunea cu receptorii membranari celulari, ai căror număr este mare. Alături de moleculele de adeziune şi receptorii de citokine, mai trebuie amintiţi receptorii pentru fragmentul Fc al imunoglobulinelor şi receptorii pentru complement. Transducţia semnalului primit necesită intervenţia mesagerilor secunzi, care transmit informaţia printr-o reacţie în cascadă, până la nivelul membranei celulare, al organitelor intracitoplasmatice sau al nucleului. În acest ultim caz, este vorba de o acţiune asupra unor gene, care va antrena sinteza unor proteine sau activarea ciclului celular. Întregul mecanism este complex şi necesită interacţiunea între partea intracitoplasmatică a receptorilor membranari şi mesagerii secunzi ai fazei precoce. În unele cazuri, molecula receptor membranar care primeşte semnalul extracelular comunică direct cu mesagerii secunzi printr-un motiv intracelular. În alte cazuri, molecula receptor cu o parte intracelulară limitată la câţiva aminoacizi, este asociată la alte molecule, partea intracelulară dezvoltată purtând motivul de interacţiune cu mesagerul secund. În acest sens pot fi citate diverse exemple: complexul CD3 al TCR, moleculele Ig şi Igβ ale BCR, moleculele c ale receptorilor membranari pentru interleukine.