Immunitat innata i adquirida (Català) PDF

T.2-Resposta immunitària innata Introducció - Existeixen dos tipus diferents de respostes immunitàries: la natural o innata i l'específica. La immunitat innata presenta mecanismes inespecífics com ara, barreres naturals a la pell i a les mucoses. - Les cèl·lules que participen en la immunitat in...

T.2-Resposta immunitària innata Introducció - Existeixen dos tipus diferents de respostes immunitàries: la natural o innata i l'específica. La immunitat innata presenta mecanismes inespecífics com ara, barreres naturals a la pell i a les mucoses. - Les cèl·lules que participen en la immunitat innata tenen uns receptors especials que s’anomenen receptors de reconeixement de patrons, que reconeixen els patògens. - Existeixen dos tipus de patògens: Els intracel·lulars necessiten entrar a l’interior de la cèl·lula per poder dur a terme les seves funcions vitals. Un exemple serien els virus. Els extracel·lulars no necessiten entrar a dins de la cèl·lula per afectar l’organisme, un exemple serien els bacteris i els helmints. Resposta innata - La resposta innata es produeix de manera molt ràpida un cop el patogen entra a l’organisme. Aquesta resposta no canvia amb infeccions repetitives, és a dir, si ens infectem amb el mateix patogen diverses vegades, la resposta innata serà sempre igual, però la resposta adquirida serà més forta i eficaç, ja que les cèl·lules que hi participen tenen memòria. A més, la resposta innata no és específica. - Tots els organismes multicel·lulars tenen molècules o cèl·lules de la immunitat innata, inclús les plantes. Components cel·lulars de la resposta innata - Les cèl·lules i molècules de la immunitat que participen en la resposta innata són: Barreres epitelials Fagòcits: neutròfils a la sang i macròfags als teixits Les molècules del sistema del complement (estan a la sang) Les cèl·lules NK (natural killer). Les citocines - Per tant, tots aquests elements regulen la immunitat innata i estan presents en la primera resposta davant dels patògens. Mentre que la immunitat adaptativa es desencadena més endavant i consisteix en l’activació dels limfòcits B i T. Barreres epitelials - Un dels primers elements de la immunitat innata amb el que es troba el patogen, són les barreres epitelials i en podem distingir dos tipus: l’epiteli i la microbiota. - Epiteli Les cèl·lules de l’epiteli formen una monocapa i estan molt juntes entre elles, de manera que formen una barrera física per l’entrada dels patògens. Però quan tenim una ferida o una cremada, aquesta barrera es trenca i els agents patògens entren i causen una infecció. Per tant, la unió entre les cèl·lules epitelials impedeix la creació d’infeccions. Les cèl·lules epitelials també tenen un paper actiu en la resposta innata, ja que poden produir unes substàncies amb activitat antimicrobiana i citocines. A més, en aquest tipus de cèl·lules hi ha uns limfòcits especials, coneguts com a limfòcits intraepitelials que pertanyen a la immunitat innata. - Microbiota: La microbiota està formada per una sèrie de microorganismes (bacteris, virus i fongs) i es troba en diferents parts de l’organisme com els intestins, la pell, els genitals, el melic… Les cèl·lules que formen part de la microbiota, són específiques per a cada organisme, de manera que podem identificar aquells bacteris aliens a l’organisme. Aproximadament, hi ha uns 39 bilions de cèl·lules bacterianes que viuen entre 30 bilions de cèl·lules humanes. La proporció és de 1,3:1, és a dir per cada cèl·lula humana, hi ha 1,3 bacteris sense tenir en compte els virus i fongs. Les cèl·lules bacterianes que hi ha a la microbiota són beneficioses per l’organisme, ja que:  - Competeixen amb els patògens per l’espai físic - Produeixen diverses substàncies antimicrobianes, com ara pèptids antimicrobians que permeten regular les diferents poblacions de bacteris. - Regulen la inflamació dels teixits i el sistema immunitari. S’ha observat que els pacients que tenen la microbiota alterada, tenen més tendència a patir inflamacions. - Davant d’una infecció bacteriana greu, el metge pot receptar un antibiòtic de gran espectre per tal d’eliminar el patogen. No obstant, aquest antibiòtic a més, d’eliminar el bacteri responsable de la malaltia, afecta sobre altres bacteris beneficiosos per l’organisme. Com a resultat, aquests bacteris deixen de protegir els teixits i deixen pas a altres bacteris que poden ser patogènics i destrueixen la mucosa, causen una inflamació o afecten a les cèl·lules de l’epiteli. Cèl·lules efectores de la resposta innata - Trobem dues cèl·lules principals que participen en la resposta innata: Els neutròfils són un tipus de fagòcits. Són els més abundants a la sang i tenen una gran capacitat de fagocitosi. Els macròfags provenen dels monòcits que s’han diferenciat a l’abandonar la sang i entrar als teixits. Per tant, els macròfags estan a tots els teixits. Tenen una gran capacitat de fagocitosi, que permet eliminar cèl·lules mortes o velles dels teixits, de manera que es conserven sans. Participen en el procés d’inflamació. - Quan una d’aquestes cèl·lules, a través dels receptors, reconeix un patogen, passen dues coses. D’una banda, els receptors transmeten senyals a l’interior de la cèl·lula que activen la síntesi de citosines. D’altra banda, té lloc un procés d’endocitosi i digestió del patogen. Receptors de la immunitat innata - Per tal que tingui lloc, la resposta innata, les cèl·lules que hi participen han de tenir uns receptors que els permetin saber que aquell organisme és patogen. - S’ha observat que els agents patògens presenten patrons o estructures moleculars que reben el nom de PAMPs (pathogen associated molecular pattern). Un mateix PAMP es pot trobar en un virus i en un bacteri, de manera que no són específics per cada organisme. Els receptors que reconeixen els PAMPs es diuen PRR (pattern recognition receptor) i es poden trobar en la membrana de cèl·lules com els neutròfils. Quan el receptor (PRR) interacciona amb el PAMP, pot tenir lloc la fagocitosi, l’eliminació o lisi de la cèl·lula diana, o un procés d’inflamació. - Un tipus de PRR molt important, per la immunitat innata dels mamífers, són els receptors de tipus toll, també coneguts com TLR (toll like receptor). Aquests receptors estan a la membrana extracel·lular de les cèl·lules epitelials i dels macròfags, de manera que permet detectar patògens que no han estat detectats a l’exterior, com ara els virus. Proteïnes circulants de la immunitat innata - Quan parlem de proteïnes circulants de la immunitat innata, ens referim al sistema de complement. Aquest sistema de complement està format per proteïnes que es troben circulant per la sang i tenen la capacitat d’interaccionar amb patògens i activar la seva eliminació. A més, poden induir la quimiotaxi i l’opsonització. Aquest últim procés el que fa és recobrir els bacteris patògens amb una substància que indica que s’han de fagocitar. Proteïnes de fase aguda - Els fagòcits sintetitzen diverses citosines, una d’aquestes és la IL-6. Aquesta citosina, viatge fins al fetge i allà, activa la síntesi de proteïnes de fase aguda. A continuació, aquestes proteïnes s’uneixen a la superfície dels bacteris i actuen com una opsonina, de manera que faciliten la seva fagocitosi. Molècules associades al dany cel·lular - Els receptors que estan a les cèl·lules de la resposta immunitària innata, no només reconeixen els agents patògens, sinó que també poden reconèixer substàncies que sintetitza el propi organisme. Aquestes substàncies reben el nom de DAMP (damage associated molecular pattern) i són molècules associades al dany cel·lular. - Quan es produeix un dany cel·lular, els DAMP s’alliberen i són reconeguts pels receptors de les cèl·lules de la resposta innata. Per tant, s’indueix una resposta immunitària. - Si la cèl·lula mor per apoptosi, les DAMPs no s’alliberen al medi extracel·lular, sinó que queden amagades. A continuació, el macròfag reconeix i fagocita la cèl·lula apoptòtica. Per tant, no s’ha desencadenat una resposta immunitària. - Si la cèl·lula mor per necrosi, les DAMPs sí que s’alliberen al medi extracel·lular. A continuació, algunes DAMPs són reconegudes pels receptors PRRs i altres es queden solubles en el medi. Això produeix una resposta immunitària contra el propi organisme. Inflamació - El procés més important que té lloc durant la inflamació, és la sortida de les cèl·lules del sistema immunitari de la sang cap al lloc de la infecció. Si per exemple, tenim una infecció al dit, perquè puguin entrar els neutròfils al teixit, haurem d’augmentar la irrigació de la zona, ja que si no farien mal bé el teixit. Aquest augment de la irrigació en el teixit i l’entrada dels neutròfils, provoca una inflamació, un augment de la temperatura i que el teixit es torni de color vermellós. T.3-Resposta immunitària adquirida Immunitat innata i adquirida - La immunitat innata és la que es desencadena contra infeccions. Es caracteritza per tenir una resposta inespecífica, però molt ràpida i no canvia si s’infecta repetidament per un mateix patogen. - La immunitat adquirida o específica es desencadena després de la resposta innata, però és molt més efectiva. Es caracteritza per ser específica, però més lenta que la resposta innata. A més, augmenta l’efectivitat de les respostes davant d’infeccions repetides, és a dir, té memòria. Aquesta immunitat està regulada pels limfòcits T i B i els seus productes de secreció (citocines i anticossos respectivament) - Aquests dos tipus d’immunitats es complementen. De fet, per tal que hi hagi una bona resposta específica, primer s’han d’activar els mecanismes de la immunitat innata que permeten eliminar els patògens. - Depenent de les característiques que té la immunitat, rep un nom o altre: Immunitat adquirida: si la resposta es desenvolupa dies o setmanes més tard, després de l’exposició de l’antigen Immunitat adaptativa: si la resposta serveix per reconèixer, eliminar i recordar l’antigen. Immunitat específica: si la resposta ataca els components moleculars específics de cada patogen. Característiques - Una de les principals característiques d’aquest tipus d’immunitat és l’especificitat. És a dir, la capacitat de reconèixer diferents tipus d’antígens de forma altament específica. És a dir, per cada patogen que entra a l’organisme, existeix un antigen que és reconegut només per un receptor i aquest provoca la síntesi d’un tipus de cèl·lula T/B específica. 1 receptor→ 1 antigen→ 1 cèl·lula T/B - L’elevada especificitat de la immunitat adquirida requereix una alta diversitat del sistema immunitari per poder reconèixer tots els antígens diferents. Es calcula, que la quantitat d’antígens que pot reconèixer l’organisme és de 1011. De manera, que el sistema immunitari pot identificar, pràcticament, qualsevol molècula de la naturalesa - Com hem dit anteriorment, la immunitat adquirida augmenta la intensitat de la seva resposta, si el receptor torna a reconèixer el mateix antigen. Això és així, perquè la immunitat específica té memòria. Aquest mecanisme és el que aprofiten les vacunes, ja que inoculen una quantitat mínima del patogen (sense causar la malaltia) per tal que el cos desenvolupi una resposta específica. De manera, que quan els receptors tornin a reconèixer l’antigen, la resposta serà tan intensa que no tindrà lloc la malaltia. Per tant, podem distingir dos tipus de respostes específiques:  En la resposta immunitària primària, els limfòcits naive (mai s’ha trobat amb el seu antigen) reconeixen per primera vegada l’antigen que està unit al seu receptor específic. Un cop es produeix la interacció limfòcit naive-antigen, el limfòcit deixa de ser naive i passa a ser un limfòcit efector. A continuació, es desenvoluparà una resposta efectora on es formaran cèl·lules de memòria. En la resposta immunitària secundària, quan el patogen tor na a entrar a l’organisme, s’activen les cèl·lules de memòria i es desenvolupa una resposta ràpida i eficaç. Limfòcits naive→Resposta primària→Limfòcit efector→Resposta secundària→Cèl·lules de memòria - Aquest tipus d’immunitat també es caracteritza per presentar expansió clonal, és a dir, quan un limfòcit reconeix específicament un antigen, comença a proliferar i crea clons del limfòcit inicial. Fins que no hi ha suficients limfòcits a la sang no es pot desenvolupar la resposta immunitària i és per aquest motiu que és més lenta. Un cop s’ha eliminat el patogen, s’atura l’expansió clonal i per tant, no es sintetitzen nous limfòcits. Aquest procés es coneix com a autoregulació i permet que es torni a generar una resposta específica quan els antígens tornin a reconèixer el patogen. - Com que la immunitat innata té una gran diversitat, han d’existir mecanismes que evitin que els limfòcits ataquin antígens del propi organisme com el gluten, proteïnes o bacteris beneficiosos. Per tant, la immunitat específica presenta una tolerància. Si aquests mecanismes fallen, llavors és quan apareixen les malalties autoimmunes. Immunitat humoral i cel·lular - La resposta immunitària específica es pot classificar segons els elements que participen: Immunitat humoral: intervenen els anticossos produïts pels limfòcits B. Aquests anticossos es troben tant a la sang, com a les secrecions de les mucoses i a la llet materna (protegeixen el nadó). A més, aquests anticossos només actuen contra patògens que estan al medi extracel·lular, és a dir, poden reconèixer patògens que estan a la sang, però no si estan a l’interior de la cèl·lula, ja que no pot entrar. Immunitat cel·lular: intervenen els limfòcits T, que promouen la destrucció de cèl·lules infectades. Aquesta resposta afecta a microorganismes intracel·lulars, ja que són inaccessibles pels anticossos produïts en la immunitat humoral. Tipus de limfòcits - Existeixen diferents tipus de limfòcits: Els limfòcits B sintetitzen els anticossos i estan presents en la resposta humoral. Els limfòcits T es diferencien en tres tipus: - Limfòcit T helper ajuden als fagòcits a eliminar els patògens. - Limfòcit citotòxic que reconeix i elimina les cèl·lules infectades pel patogen. - Limfòcit T regulador que és un supressor de la resposta immunitària. Les cèl·lules NK (natural killer) són limfòcits que no tenen receptors d’antígens específics. Fracàs del sistema immunitari - Existeixen tres situacions on el sistema immunitari no funciona correctament: Hipersensibilitat (al·lèrgia): la resposta immunitària és massa intensa contra antígens innocus de l’organisme però estranys. Això provoca una inflamació patològica. Malaltia autoimmunitària: la resposta immunitària té lloc contra proteïnes o teixits propis. Això es produeix per no poder distingir les estructures de l’organisme i les estranyes i provoca una inflamació patològica. Deficiència immunitària: hi ha un component de la immunitat innata o adaptativa que falta o és defectuós. Això provoca una resposta immunitària més dèbil. Un exemple seria el virus de la immunodeficiència humana (VIH), que mata els limfòcits T, de manera que no es pot generar una resposta immunitària i el pacient mor per immunodeficiència. Resum Immunitat innata Immunitat adaptativa Característiques Especificitat Per estructures compartides per Per antígens de microorganismes i g r u p s d e m i c r o o r g a n i s m e s antígens no microbians relacionats (PAMPs) Diversitat Limitada, ve limitada per la línia Molt àmplia. Els receptors estan germinal produits per la recombinació somàtica del segments gènics. Memòria No Sí No resposta contra Sí Sí ell mateix Components Barreres físiques i Pell, epitelis, mucoses, productes Limfòcits presents als epitelis, químiques químics antimicrobians anticossos produïts a les superfícies epitelials Proteïnes sanguínies Complement Anticossos Cèl·lules Fagòcits (macròfags i neutròfils), Limfòcits natural killers T.4-Cèl·lules del sistema immunitari Cèl·lules del sistema immunitari presents a la sang - Els leucòcits són les cèl·lules del sistema immunitari que trobem a la sang. Podem distingir entre els leucòcits agranulars com els monòcits i limfòcits, o els granulars com els basòfils, neutròfils i eosinòfils. Els neutròfils són els leucòcits més abundants (50-70%) seguits dels limfòcits (20-40%). Quan hi ha una malaltia, la concentració dels leucòcits canvia. Origen de les cèl·lules dels sistema immunitari - Les cèl·lules de la sang provenen de l’hematopoesi, és a dir, d’una cèl·lula mare hematopoètica que es troba a la medul·la òssia. Les cèl·lules hematopoètiques davant d’una certa senyal de l’entorn, es diferencien en cèl·lules progenitores que poden ser mieloides o limfoides. Els progenitors mieloides formen les cèl·lules dendrítiques, granulòcits que evolucionen en neutròfils i monòcits, eosinòfils i basòfils, entre d’altres. Els progenitors limfoides formen natural killers, cèl·lules T progenitores que es diferenciaran en limfòcits T helper i limfòcits citotòxics. Així com, cèl·lules B progenitores que for maran cèl·lules B i cèl·lules dendrítiques. - És un procés fisiològic normal, però es pot accelerar quan hi ha una infecció, ja que es necessiten més cèl·lules del sistema immunitari per front al patogen. Característiques dels limfòcits B, T i NK - Hi ha tres tipus de limfòcits: els limfòcits T, els limfòcits B i els Natural Killer (NK). Tots venen d’un progenitor limfoide. Els limfòcits T i B estan presents en la immunitat adaptativa, mentre que els NK estan en la immunitat innata, de manera actuaran ràpidament. - La seva proporció a la sang és la següent: limfòcits B>limfòcits T> limfòcits NK. Si hi ha un canvi, en les concentracions, vol dir que hi ha una infecció. - Els limfòcits T i B es caracteritzen per tenir receptors específics contra els antígens a les membranes cel·lulars. El receptor dels limfòcits T és una doble cadena que es coneix com a TCR. Mentre que el receptor dels limfòcits B s’anomena BCR. El TCR està format per dues cadenes, l’alfa i la beta. Cada cadena està formada per una regió constant (mateixa seqüència d’aminoàcids en totes les cèl·lules) i una regió variable per on s’uneixen els antígens. Per tant, la regió variable proporciona l’especificitat. El BCR està format per dues cadenes pesades. De cada cadena pesada surten dues cadenes lleugeres on hi ha les regions variables per on s’uneixen els antígens. Al tenir més regions variables, aquests receptors són més específics. Limfòcits B - La funció principal dels limfòcits B és generar anticossos. Es caracteritzen principalment per presentar anticossos a les membranes que actuen com a receptors específics. Podem distingir dos tipus de limfòcits gràcies a les proteïnes CD (marcadors) que presenten: Limfòcits B convencionals: el seu marcador és el CD19+. Aquest tipus de limfòcits són els més abundants a la sang. Limfòcits B1: expressen la proteïna CD19+ i la CD5+. Es troben de manera minoritària a la sang (5%) - El + o - que hi ha als marcadors és per indicar la seva presència o absència. És a dir, un limfòcit convencional està marcat amb CD19+ i CD5-, ja que presenta el marcador CD19 però no el CD5. - Les cèl·lules plasmàtiques s’encarreguen de secretar els anticossos que hi ha a la sang. Un cop el limfòcit B deixa de ser naive, és a dir, entra en contacte amb el patogen. Envia una senyal a les cèl·lules plasmàtiques per a que sintetitzin anticossos igual que l’anticòs original. En aquell moment, les cèl·lules plasmàtiques deixen de ser CD19+, a ser CD138+ i CD19-. Limfòcits T - En les cèl·lules, podem trobar dos tipus de TCR: un TCR amb una cadena alfa i una beta (majoria dels casos), o un TCR amb una cadena gama i delta. Els limfòcits que tenen un TCR amb cadena alfa i beta, es coneixen com limfòcits T convencionals. Dins d’aquest grup trobem diferents tipus: Limfòcit T helper: CD3+ i CD4+ Limfòcit T citotòxic: CD3+, CD8+ Limfòcit T regulador: regulen negativament altres limfòcits. Els seus marcadors són CD3+, CD4+ i CD25+ - Els limfòcits que tenen un TCR amb cadena gamma i delta, es troben de manera minoritària a la sang (5-10%) i de manera abundant a epitelis i mucoses. Aquests limfòcits són CD8- i CD4-. Limfòcits NK - Els limfòcits NK estan a la resposta innata, de manera que no tenen receptors que actuen contra antígens específics. Són cèl·lules citotòxiques, ja que reconeixen i destrueixen determinades cèl·lules tumorals i cèl·lules infectades per virus, gràcies als grànuls rics en perforina i granzima que estan al seu interior i que exploten per tal de matar les cèl·lules. Altres cèl·lules del sistema immunitari - En el sistema immunitari també existeixen altres tipus de cèl·lules, a part dels limfòcits. Com ara, els neutròfils, els eosinòfils, els basòfils, els monòcits, els macròfags i les cèl·lules dendrítiques. Totes aquestes cèl·lules provenen d’un progenitor mieloide. - Els monòcits, eosinòfils, basòfils i monòcits es troben a la sang, mentre que els macròfags i les cèl·lules dendrítiques estan als teixits. Funcions dels fagòcits mononuclears - Podem distingir dos tipus de fagòcits mononuclears: Els monòcits es troben circulant a la sang i es poden infiltrar en els teixits inflamats. Els macròfags es troben als teixits. El seu origen és desconegut, ja que hi ha gent que diu que provenen de la diferenciació dels monòcits, i altres que provenen del desenvolupament embrionari. Com que els macròfags estan presents en tots els teixits, s’especialitzen depenent i reben un nom diferent: cèl·lules Kupffer (al fetge), macròfags alveolars (pulmons), osteoclasts (ossos)… - Els monòcits i els macròfags són cèl·lules fagocítiques que tenen un paper molt important en la resposta innata, ja que, fagociten els microorganismes, els teixits danyats i les macromolècules. També sintetitzen citosines (TNF𝛂) que tenen la capacitat d’atraure altres cèl·lules al lloc danyat. Les citosines tenen una funció fonamental en les inflamacions, ja que atrauen cèl·lules inflamatòries com els neutròfils al lloc de la infecció. - Aquests fagòcits també participen en la immunitat adquirida. La seva funció principal dels macròfags és presentar antígens als limfòcits T i els anticossos als limfòcits B. A més, participen en la immunitat cel·lular, ja que les citosines alliberades pels limfòcits T helper activen els macròfags. Per últim, participen en la immunitat humoral eliminant els antígens opsonitzats. És a dir, quan un patogen és reconegut per diversos anticossos, els macròfags reconeixeran i fagocitaran els antígens que estan envoltats o opsonitzats per anticossos. Granulòcits - Quan parlem de granulòcits, ens referim als basòfils, els neutròfils i els eosinòfils. Totes aquestes cèl·lules participen en la resposta innata. Es caracteritzen per tenir un nucli multilobular i uns grànuls que s’alliberen quan les cèl·lules entren en contacte amb els patògens. També s’encarreguen de regular la circulació dels leucòcits i la seva capacitat per activar altres leucòcits. Neutròfils - Els neutròfils són els leucòcits més abundants a la sang. Són cèl·lules fagocítiques que participen en la resposta inflamatòria aguda. Això vol dir que quan hi ha una inflamació, les primeres cèl·lules que arriben al lloc de la infecció seran els neutròfils. En canvi, si la inflamació és crònica, les cèl·lules més abundants seran els limfòcits i no els neutròfils. - Els neutròfils també són cèl·lules efectores de la immunitat humoral, ja que igual que els macròfags, fagociten partícules opsonitzades. A més, tenen receptors pels anticossos i proteïnes del complement. - El nombre de neutròfils en sang, és un marcador de la inflamació. Quan hi ha una infecció, la medul·la comença a produir molts neutròfils i per tant, si es fa una analítica, el nivell de neutròfils serà molt elevat. Eosinòfils - Els eosinòfils tenen receptors per la IgE que s’anomenen FceR. Aquests receptors permeten eliminar els paràsits que estan recobertes per IgE. - També estan implicats en reaccions al·lèrgiques. Quan un pacient té una al·lèrgia, primer de tot hi ha una reacció al·lèrgica i després hi ha una reacció immediata. Els eosinòfils no participen en aquesta resposta immediata, sinó que s’infiltraran en el teixit inflamat i són els responsables del dolor a llarg termini - En cas d’al·lèrgies i/o parasitosi augmenta el seu nivell en sang. Basòfils - Els basòfils tenen uns receptors d’alta afinitat per IgE (FceRI). - Aquestes cèl·lules participen en la reacció immediata de les al·lèrgies, ja que quan s’activen, alliberen uns grànuls que contenen histamina. Per tant, els basòfils són les cèl·lules efectores en la hipersensibilitat a través de la IgE. Mastòcits - Els mastòcits tenen una acció semblant als basòfils, però en els teixits. - Quan un pacient presenta una al·lèrgia, produeix anticossos de tipus IgE. Aquests anticossos s’uneixen als receptors FceR, de manera que el pacient tindrà els mastòcits plens d’aquests anticossos. Quan l’al·lergogen entra a l’organisme, s’uneix a IgE que està unida al seu receptor. Com a resultat, s’alliberarà histamina, citocines i altres mediadors inflamatoris. Cèl·lules dendrítiques - Les cèl·lules dendrítiques poden provenir de monòcits o ser residents en els teixits limfoides. Per tant, aquestes cèl·lules es poden trobar en qualsevol lloc del sistema limfàtic. - La seva funció principal és presentar els antígens als limfòcits T. Les podem trobar a l’interstici d’òrgans, als ganglis limfàtics, a la melsa, circulant per la sang i a l’epidermis. Si es troben a l’epidermis, s’anomenen cèl·lules de Langerhans. - A diferència dels macròfags, aquestes cèl·lules poden sortir dels teixits per tal d’anar a altres teixits. - Quan una persona es fa una ferida, les cèl·lules dendrítiques que estan a la pell, capten el patogen, el presenten a la seva membrana i viatgen fins als ganglis limfàtics a través dels vasos limfàtics. De manera que qualsevol patogen que entri per la pell, serà transportat als ganglis limfàtics. Un cop la cèl·lula dendrítica arriba als ganglis limfàtics, els TCR dels limfòcits T reconeixen el patogen i s’activen. - A les cèl·lules dendrítiques també se les coneix com APC (antigen presenting cell) T.5-Bases cel·lulars de la immunitat Òrgans i teixits limfoides - El sistema immunitari està format per cèl·lules que es troben circulant per la sang o els vasos limfàtics, teixit difús i òrgans limfoides formats per un teixit especialitzat. Els òrgans limfoides es poden classificar entre els òrgans limfoides primaris (medul·la òssia i timus) i els òrgans limfoides secundaris com els ganglis limfàtics, la melsa, i el teixit limfoide associat a les mucoses. Òrgans limfoides primaris - Els òrgans limfoides primaris desenvolupen i maduren els limfòcits. Durant aquest procés de maduració, es formaran els receptors específics per l’antigen. Els limfòcits T maduren en el timus, mentre que els limfòcits B ho fan al moll de l’os. Òrgans limfoides secundaris - En els òrgans limfoides secundaris és on es produeix la interacció de l’antigen amb els limfòcits. Per tant, en aquests òrgans és on s’activen els limfòcits i es genera la resposta immunitària específica. - Els òrgans limfoides secundaris són els ganglis limfàtics repartits per tot el cos i connectats entre ells pels vasos limfàtics que capten cèl·lules i antígens), la melsa, el teixit limfoide associat a mucoses (MALT) com les amígdales i les plaques de Peyer que estan al budell. L’apèndix també és un teixit limfoide associat a les mucoses. Teixits limfoides secundaris o perifèrics - Els òrgans limfoides secundaris estan organitzats per concentrar els antígens, CPA i limfòcits. Els limfòcits T, per poder activar-se necessiten que els antígens siguin presentats a les cèl·lules T per CPA, com les cèl·lules dendrítiques. - Els limfòcits T i B estan distribuïts per aquests teixits, de manera que poden interaccionar entre ells i generar una resposta immunitària adquirida específica: En els ganglis s’inicia la resposta immunitària davant d’antígens proteics que són transportats per la limfa. Per tant, qualsevol antigen que entri per la pell, viatjarà fins als ganglis limfàtics.  La melsa generarà una resposta a aquells antígens que circulin per la sang. A les superfícies mucoses s’agrupen els limfòcits i altres cèl·lules accessòries que permeten generar una resposta davant els antígens inhalats. Gangli limfàtic - Els ganglis es troben repartits per tot l’organisme i les cèl·lules que entren a aquests òrgans, poden venir tant del sistema limfàtic com del sistema circulatori. - Els limfòcits T i B naive entren als ganglis a través de la circulació sanguínia i són naive. És a dir, són limfòcits que s’acaben de produir en el moll de l’os o el timus i que mai han estat en contacte amb cap antigen. En canvi, les cèl·lules de memòria o les cèl·lules efectores entren pels vasos limfàtics són les cèl·lules de memòria i ja han estat activades, de manera que poden reconèixer i eliminar antígens. - Els ganglis limfàtics es troben organitzats en: Una escorça (groc al dibuix) on hi ha fol·licles i en el seu interior, acumulacions de limfòcits B. La medul·la, on hi ha macròfags i algunes cèl·lules plasmàtiques En l’espai que hi ha al voltant dels limfòcits B, es troben els limfòcits T. - Quan els limfòcits B estan en repòs, estan dins dels fol·licles primaris. En el moment que un antigen entra a dins dels ganglis, els fol·licles s’activen, comencen a créixer i reben el nom de fol·licles secundaris. En els fol·licles secundaris es formen centres germinals, que és on proliferaran els limfòcits B. - En els fol·licles també hi ha cèl·lules dendrítiques que presenten antígens i activen els limfòcits T. Melsa - La melsa és un òrgan abdominal i està envoltada per una càpsula externa. Podem distingir dos tipus de teixits: La polpa vermella és on es filtren els eritròcits vells. També trobem una gran quantitat de macròfags que eliminen aquests eritròcits. funció hemàtica. La polpa blanca és on es troba el teixit limfoide. En aquest teixit trobem els limfòcits. - La melsa està vascularitzada per una artèria, l’artèria esplènica, que es divideix en moltes arterioles. La polpa blanca està al voltant d’aquestes arterioles i formen les beines limfàtiques periarteriolars. Els antígens entren a la melsa a través d’aquesta artèria. - La polpa blanca està formada per: Les beines periarteriolars, on hi ha els fol·licles rics en cèl·lules B. Existeixen fol·licles primaris (inactius) i secundaris. Els secundaris es formen un cop s’han activat amb els antígens que hi ha als centres germinals. Rodejant els fol·licles hi ha limfòcits T (principalment CD4+=T helper) La zona marginal està al voltant de les beines periarteriolars i és on trobem els limfòcits B i T, i els macròfags. Teixit limfoide associat a mucoses (MALT) - La mucosa intestinal està formada per un epiteli (capa externa de cèl·lules) que està en constant exposició a bacteris i altres patògens externs. Per tant, són molt importants els mecanismes de tolerància. - A la mucosa intestinal hi ha terminacions dels vasos limfàtics per on es poden transportar els antígens fins als ganglis de l’intestí. Aquests ganglis, també tenen fol·licles primaris i secundaris amb limfòcits T i B (mateix mecanisme que els ganglis limfàtics). - A l’intestí prim, hi ha unes estructures especials on hi ha una gran acumulació de fol·licles, que s’anomenen plaques de Peyer. A més, són zones d’entrada d’antígens. Quan hi ha una inflamació, els fol·licles proliferen ràpidament. - En el cas de la pell, l’epiteli és pla i es diu epidermis. A l’epidermis hi ha limfòcits intraepidermials i cèl·lules dendrítiques de Langerhans. Circulació limfocitària - Els limfòcits T naive circulen contínuament entre la sang i els vasos limfàtics. Quan entra un agent patogen, les cèl·lules dendrítiques capten els antígens i viatgen fins al gangli més proper. En els ganglis limfàtics, les cèl·lules dendrítiques presentaran els antígens als limfòcits T naive i aquests s’activaran. Els limfòcits efectors viatjaran fins al lloc d’entrada del patogen. Per últim, els limfòcits efectors tornen als ganglis limfàtics i passaran a ser cèl·lules de memòria. T.6-Bases moleculars de l’immunitat Antígens - Un antigen és qualsevol substància que es pot unir de manera específica a un anticòs o a un receptor de les cèl·lules T (TCR). La regió de l’antigen que és reconeguda per l’anticòs s’anomena epítop. Cal tenir en compte, que un antigen pot presentar diferents epítops. Epítops lineals o conformacionals - Segons com sigui reconegut l’epítop, els podem classificar com: Epítops lineals: quan l’anticòs reconeix aminoàcids que estan situats de manera seqüencial en l’estructura primària. Epítops discontinus o conformacionals: quan l’anticòs reconeix aminoàcids que estan separats en la seqüència primària, però a prop en l’estructura tridimensional. - Quan desnaturalitzem una proteïna, perd la seva estructura terciària. Per tant, els epítops discontinus no podran ser reconeguts, mentre que els epítops lineals sí, ja que l’estructura primària es manté. - Si un antigen no és reconegut per cap anticòs, es produeix una proteòlisi que forma un nou epítop que es coneix com epítop neoantigènic. Aquest epítop serà reconegut per nous anticossos. Antígens, immunògens i haptens - Immunogen: és una substància que induirà una resposta immunitària. Es diferència de l’antigen, ja que l'antigen no indueix cap resposta immunitària i l’immunogen sí. - Hapté: és una substància que es pot ser reconeguda per un anticòs, però no provoca una resposta immunitària per si sola. Els haptens acostumen a estar associats a proteïnes d’unió o carrier i el conjunt sí que pot generar una resposta immunitària. Per tant els haptens són tan petits que no són reconeguts pels anticossos i necessiten unir-se a les carrier per ser reconeguts. De manera que l’anticòs pot generar anticossos: contra la carrier, contra l’hapté o contra el complex carrier-hapté. - Com més gran és l’antigen, més immunogenicitat. Els antígens acostumen a tenir un pes de 100.000 Da o més. Tipus d’antígens - Depenent del tipus de molècula, la resposta immunitària serà millor o pitjor: Les proteïnes són les més immunogèniques.  Els glúcids tenen menor capacitat immunògena Els lípids i els àcids nucleics són immunògens si van units a proteïnes. - Les proteïnes són els únics immunògens que poden activar la via cel·lular del sistema immunitari. - La immunitat natural pot reconèixer com a immunògens tots els tipus de molècules anteriors. Immunogenicitat→ capacitat d’una substància estranya (antigen) per generar una resposta immunitària Similitud de l’antigen amb proteïnes pròpies - Com més diferent és la proteïna a l’antigen, més probabilitat de generar una resposta immunitària, ja que l'organisme reconeixerà més fàcilment que es tracta d’un patogen. - Generalment, com més gran és la distància filogenètica entre dues espècies, més gran és la diferència estructural, i per tant més probabilitat de generar una resposta immunitària. Tot i això, algunes macromolècules com el col·lagen i el citocrom C, van ser altament conservades al llarg de l'evolució i per tant presenten molt poca immunogenicitat entre diferents espècies. Dosi de l’antigen i via d’administració - Els antígens es poden administrar a partir de vacunes que són intradèrmiques o intramusculars, ja que la resposta immunitària és més intensa. La via oral és poc eficient perquè el cos és més probable que generi certa tolerància. - Les dosis baixes i repetides augmenten la immunitat. Però si la dosi és insuficient, la resposta immunitària que es genera és insuficient. Si la dosi és massa alta, l’organisme pot generar una tolerància a aquell patogen. T.7a-Receptors específics d’antígens Anticossos monoclonals per teràpia - Els anticossos monoclonals s’utilitzen en molts tractaments. - Inicialment, aquests anticossos es van sintetitzar en ratolins i es va veure que no funcionaven, ja que quan s’injectaven en humans, es produïen anticossos contra els ratolins i perdien el seu efecte terapèutic. El que es va fer és desenvolupar anticossos quimèrics, és a dir, anticossos que tenien la part variable, de l’anticòs original del ratolí i la part constant d’humans. Més endavant es van sintetitzar anticossos humanitzats. Aquests anticossos únicament tenen les regions complementàries dels dominis variables amb les seqüències dels ratolins, ja que estan molt involucrades amb el reconeixement dels antígens. Immunoglobulines - Els anticossos són el mateix que les immunoglobulines. - Les immunoglobulines són unes glicoproteïnes produïdes pels limfòcits B. Els anticossos es poden ser solubles si estan a la sang, les mucoses, la saliva, la llet materna…O units a les membranes dels limfòcits B com a receptors específics d’antígens. Estructura general - Les immunoglobulines estan formades per quatre cadenes: dues cadenes pesades (H) i dues cadenes lleugeres (L). Aquestes quatre cadenes s’uneixen entre si per ponts disulfur i rep el nom de monòmer d’anticòs. Els antígens s’uneixen en els extrems N- terminals de les cadenes lleugeres i pesades. Mentre que l’extrem C-terminal depèn de l’activitat biològica de cada anticòs. - Hi ha cinc tipus de cadenes pesades que formaran un anticòs específic: Cadena alfa → IgA Cadena gamma → IgG Cadena mu→ IgM Cadena delta→ IgD Cadena epsilon→ IgE - De cadenes lleugeres n’hi ha de dos tipus: les lambda i les kappa. Si en un anticòs, una cadena és lambda, la segona cadena també haurà de ser lambda. - Aquestes cadenes (lleugeres i pesades) estan formades per dominis de tipus immunoglobulina. La cadena lleugera té dos dominis: un variable (VL) i un constant (CL). Mentre que la cadena pesada té quatre dominis: un variable (VH) i tres constants (CH1, CH2, CH3) Estructura de la regió variable - En un anticòs, hi ha dues regions d’unió a l’antigen. La combinació de la regió variable de la cadena pesada (VH) i de la cadena lleugera (VL) forma aquest lloc d’unió a l’antigen que determina l’especificitat antigènica. - Dins de les regions variables, hi ha tres zones hipervariables anomenades regions determinants de la complementarietat (CDR1, CDR2 i CDR3 depenent de l’anticòs) que formen loops. Aquestes zones entraran en contacte amb l’antigen i el reconeixeran. La resta de la regió variable té menys variabilitat i forma quatres regions estructurals (framework) amb plegaments en làmina beta. Llocs d’unió a l'antigen - Els dos dominis variables de les immunoglobulines, són els que interaccionen amb l’antigen. Aquesta unió té lloc, gràcies a les estructures complementàries que tenen els antígens i les immunoglobulines. A més, els anticossos tenen una gran variabilitat, ja que poden formar estructures on només encaixaran certs epítops. - Es va observar que l’anticòs no sempre formava una cavitat on encaixava l’antigen, sinó que a vegades els llocs d’unió eren un solc o superfícies planes i molt extenses. Aquests tipus d’interaccions, tot i que no tenen estructures complementàries, es produeixen perquè hi ha una complementarietat de càrregues, és a dir els aminoàcids positius s’atrauen amb els negatius. Estructura i propietats de la IgG humana Propietats físiques - L’IgG és un monòmer que té quatre subclasses: IgG1, IgG2, IgG3 i IgG4. Aquestes, es diferencien en el nombre i l’organització dels enllaços disulfur entre les cadenes pesades (11 en el cas d’IgG3) i en les seves activitats biològiques. La IgG4 és menys efectiva per activar el complement, però és la que s’administra en tractaments - Té una semivida de 23 dies aproximadament, de manera que és l’anticòs amb una vida més llarga. Aquesta és la raó per la que les IgGs són utilitzades per la teràpia. Propietats biològiques: - L’IgG és l’anticòs predominant en el sèrum (80%) i en la resposta secundària. A més, és l’únic anticòs que pot travessar la barrera placentària, de manera que pot protegir al fetus d’agents externs. - Com en tots els anticossos, poden distingir dues regions: la regió variable per on s’uneix amb l’antigen, i la regió constant que s’anomena regió Fc i té una funció biològica. Aquesta regió Fc pot activar a les proteïnes de complement i unir-se als fagòcits, ja que tenen receptors que s’uneixen a la Fc. - La seva concentració en sèrum és de 10 mg/mL Estructura i propietats de la IgM humana Propietats físiques - La IgM té diferents formes moleculars, si està en el sèrum, és un pentàmer, és a dir, està formada per cinc monòmers que s’uneixen entre si per ponts disulfur. A més, per a que es pugui mantenir l’estructura del pentàmer, necessita unes cadenes polipetídiques extres (cadena H, L, J). Si en canvi, la IgM està a la membrana, és un monòmer. - Aquest anticòs té 10 llocs d’unió amb l’antigen, això fa que pugui aglutinar antígens. - La semivida de la IgM és només de 5 dies, de manera que no s’utilitza en teràpies i la seva concentració en el sèrum és de un 5-10%. Propietats biològiques - Representa el 5-10% de les immunoglobulines del sèrum. - Predomina en la resposta primària i és el primer isotip d’immunoglobulina que produeixen els nounats quan s’uneixen a un antigen. També poden activar el sistema de complement. Memòria immunològica - En el moment que hi ha una infecció i es presenta l’antigen, al cap d’uns dies comencem a aparèixer IgM en el sèrum. Al cap d’uns dies, comencen a aparèixer IgG. Si el mateix antigen és reconegut un altre cop, l’anticòs predominant serà la IgG. Per tant, les IgMs estaran a la resposta primària i les IgGs a la resposta secundària. Estructura i propietats de la IgA humana Propietats físiques - La IgA pot tenir diferents formes moleculars, ja que pot ser un monòmer, un dímer, un trímer o un tetràmer. La majoria de les IgAs que hi ha a la sang estan formades un dímer gràcies a la cadena J que uneix les dues subunitats i tenen quatre llocs d’unió a l’antigen. La seva concentració en el sèrum és de 3 mg/ mL - La forma secretada té quatre cadenes polipetídiques diferents Propietats biològiques - Representa el 15-20% de les immunoglobulines que hi ha al sèrum. - Aquests anticossos són predominants en les secrecions de les mucoses i a la llet materna. Aquestes IgAs proporcionades per la mare són essencials durant el primer any de vida, ja que el nounat té un sistema immunitari bastant immadur. A més, les IgAs de la llet materna, són dímers i tenen un pèptid associat que es coneix com a component secretor. Aquest component secretor proporciona a l’anticòs resistència a les proteases que poden degradar proteïnes i patògens. Transport de la IgA dimèrica a través de l’epiteli mucós - A la superfície de les cèl·lules epitelials, trobem uns receptors poli-Ig que està en contacte amb la sang. Aquests receptors s’uneixen a les IgAs que estan circulant per la sang i les introdueixen a l’interior de la cèl·lula, fins a l’altre costat de la cèl·lula epitelial per un procés de trans- endocitosis. Quan la IgA arriba a la superfície luminal on es troba el moc, la saliva, etc., aquest receptor es parteix i part del receptor queda unit a la IgA. Aquest fragment del receptor és el que es coneix com a component secretor. Per tant, el component secretor està produït per les cèl·lules epitelials. - Les IgMs pentamèriques també utilitzen aquest mecanisme de trans-endocitosis. Estructura i propietats de la IgE humana Propietats físiques: - Les IgE formen monòmers amb dues cadenes polipetídiques. Té una semivida d’entre un i cinc dies. Propietats biològiques: - Aquest anticòs permet detectar diferents al·lèrgies, ja que la concentració de IgEs serà elevada contra al·lergògens específics. Per tant, en pacients normals la concentració de IgEs en el sèrum serà molt baixa. També té una funció important en la defensa contra paràsits, sobretot cucs i helmints. Prick test - La IgE és la responsable de la hipersensibilitat immediata, de manera que un pacient amb una al·lèrgia tindrà anticossos IgE units a mastòcits. Quan els mastòcits interaccionen amb un al·lergogen, s’alliberen els grànuls d’histamina que produeixen una reacció al·lèrgica immediata. - El Prick test permet detectar si hi ha o no una resposta al·lèrgica. S’introdueixen els antígens de diferents substàncies a l’organisme. Si es produeix una reacció, és a dir, hi ha una inflamació del teixit, voldrà dir que l’organisme té IgEs contra aquella substància, i per tant, és al·lèrgic. Estructura i propietats de la IgD humana Propietats físiques - La IgD és un monòmer amb dues cadenes polipetídiques i la seva concentració en el sèrum és baixa. Propietats biològiques - Actua com a receptor dels limfòcits B naive. Funcions dels anticossos - Els anticossos són proteïnes que realitzen la seva funció quan són solubles en el sèrum. Per tant, un cop el limfòcit B secreta els anticossos, poden fer diferents funcions: Per si sols, poden neutralitzar microbis i toxines. És a dir, quan hi ha un virus a l’organisme, l’anticòs específic s’uneix a les proteïnes de la membrana i això impedeix que es pugui unir a altres cèl·lules. Quan els anticossos s’uneixen als patògens els opsonitzen. És a dir, els envolten, de manera que són reconeguts i fagocitats pels fagòcits. Els anticossos també presenten citotoxicitat depenent d’anticossos. Quan un anticòs reconeix a una cèl·lula infectada, activa els NK que reconeix els Fc i allibera grànuls amb enzims citotòxics. T.7b-El receptor de cèl·lula T Estructura del receptor de les cèl·lules T (TCR) - El TCR està format per dues cadenes, amb dos dominis de tipus immunoglobulina a cada cadena: un variable i un constant. Les cadenes estan unides entre si per ponts disulfur. A la majoria dels limfòcits T, els TCR estan formats per una cadena alfa i una cadena beta. Però hi ha uns limfòcits que estan formats per una cadena gamma i una delta. - El TCR no és soluble, de manera que sempre estarà a la membrana de les cèl·lules T. - Els dominis variables del TCR són els que reconeixen els antígens. Cada domini variable té tres regions hipervariables (CDR), per tant, la cadena alfa pot tenir CDR1, CDR2 i CDR3. En aquestes regions és on hi ha el lloc de reconeixement del complex antigen-MHC. Cal destacar que el domini variable de la cadena beta té tres regions CDR que es poden unir als antígens, i una quarta regió CDR que només reconeix superantígens (no reconeix antígens). Complex TCR-MHC - Les MHC són molècules que s’encarreguen de presentar l’antigen al TCR. De manera que les regions hipervariables reconeixeran el complex antigen-MHC. Concretament, la CDR 3 reconeixerà l’antigen i la CDR1 i la CDR2 reconeixeran la molècula MHC. Tipus de TCR - Com hem dit anteriorment, existeixen dos tipus de TCR: els que tenen cadena alfa i beta, i els que estan formats per cadenes gamma i delta. Aquests últims receptors, no reconeixen els antígens units a MHC, sinó que interaccionen amb els antígens quan estan units a altres substàncies similars a la MHC. - Depenent de la part del cos, són més abundants uns anticossos o altres: A la sang hi ha més concentració de alfa-beta que de gamma-delta. A les mucoses, hi ha més concentració de gamma-delta que d’alfa-beta. - Els receptors alfa-beta poden reconèixer molts tipus d’antígens, de manera que tenen una elevada variabilitat. En canvi els receptors gamma-delta reconeixen menys tipus d’antígens. Pràcticament només reconeixen seqüències de patògens. Estructura del TCR-CD3 - El TCR té un domini transmembrana molt petit, de manera que no és capaç de transmetre senyals a l’interior de la cèl·lula un cop ha reconegut un antigen. Per aquest motiu, s’uneix a altres molècules altament fosforilables com la CD3 i cadenes Z. Aleshores, quan el TCR s’uneix específicament al complex antigen-MHC, es produeix un canvi conformacional que fosforila el motiu ITAM (regió de la CD3) de les CD3 i les cadenes Z. La fosforilació d’aquestes molècules inicia la transmissió de senyals cap a l’interior de la cèl·lula. Comparació propietats bioquímiques de les Ig i el TCR Receptor cèl·lules T (TCR) Immunoglobulines (Ig) Components 2 cadenes: alfa-beta o gamma- 4 cadenes: dos pesades i dos delta lleugeres Nombre de dominis Ig Un domini V i un domini C a Cadena pesada: un domini V, cada cadena tres dominis C. Cadena lleugera: un domini V, un domini C Nombre de CDRs Tres a cada cadena per la unió Tres a cada cadena amb l’antigen. Cadena beta amb un quart CDR Molècules associades CD3 i cadenes Z IgA i IgB Afinitat per l’antigen (Kd) 10-5-10-7 M 10-7-10-11 M Canvis després de l’activació Producció de la forma No Sí secretada Intercanvi d’isotip No Sí Mutacions somàtiques No Sí - La Kd és una constant de dissociació que determina l’afinitat de la unió entre el TCR i l’antigen. Kd gran→ pitjor afinitat Kd petita→ major afinitat C=constant, V=variable T.8-Complex principal d’histocompatibilitat Concepte general i funció - El complex major d’histocompatibilitat (MHC) és un conjunt de glicoproteïnes que són codificades per gens polimòrfics, és a dir, dins d’una mateixa espècies existeixen diferents isoformes. Els gens que codifiquen per MHC I i II són els més polimòrfics que hi ha a l’organisme. Per tant, cada individu, tindrà unes isoformes diferents. - La seva funció fisiològica és presentar els antígens al receptor dels limfòcits T (TCR). En els humans, les molècules de MHC s’anomenen HLA (Human Leukocyte Antigen) - Existeixen dos tipus de complexos: els MHC I i MHC II. La funció principal de les MHC I és presentar pèptids a limfòcits que són CD8+ (citotòxics). Totes les cèl·lules del nostre organisme que tenen nucli, poden presentar aquestes molècules MHC. La funció principal de les MHC II lés presentar pèptids a limfòcits que són CD4 (Thelpers). Les CPAs (cèl·lules dendrítiques, macròfags i limfòcits B) presenten les MHC II a la seva superfície, de manera que poden unir-se i activar els limfòcits CD4+. Estructura de MHC MHC I - Les molècules de MHC de classe I estan formades per dues cadenes: una cadena alfa amb un domini transmembrana i una cadena ß que s’associa a la cadena alfa, però no hi ha cap pont disulfur entre elles. La cadena alfa és variable i és on s’uneix l’antigen, mentre que la cadena ß és constant. MHC II - Les molècules MHC de classe II són una mica diferents. Estan formades per dues cadenes variables: una cadena alfa i una cadena ß, les dues són transmembrana, a diferència de la MHC de classe I. - En aquest cas, el lloc d’unió de l’antigen està format per la cadena alfa i beta, de manera que les seqüències d’aminoàcids del solc, determinaran l’especificitat amb l’antigen. A més, el solc és més gran que el de les MHC I. Per tant, els antígens que interaccionaran seran més grans. Interacció amb els pèptids antigènics - En un mateix solc peptídic es poden unir molts tipus de pèptids diferents, però amb característiques estructurals similars. Per tant, l’associació dels pèptids a les molècules MHC és de baixa afinitat (velocitat d’associació i dissociació molt lenta), ja que l’especificat entre antigen i MHC és baixa. - Totes les cèl·lules MHC I han d’estar unides a un pèptid per poder ser exportades a la membrana. Les cèl·lules que no estan infectades expressaran pèptids propis (dietes, medi extern) i les infectades pèptids antigènics. Per tant, el MHC no presenta cap tipus de control pel que fa als pèptids que s’expressen. Els limfòcits T ignoraran les cèl·lules amb pèptids propis, però quan reconeguin pèptids antigènics, s’activaran. - Per un mateix gen, existeixen diversos al·lels, ja que el gen és molt polimòrfic. Cada individu, expressarà un tipus d’al·lel. És a dir, del gen HLA trobem diferents tipus: HLA-A, HLA-B, HLA-C que expressaran un tipus d’al·lel. MHC classe I i II Característica MHC de classe I MHC de classe II Cadenes polpeptídiques Cadena alfa i cadena ß2 Cadena alfa, cadena ß Localització dels aminoàcids Domini alfa Domini alfa i beta polimòrfics Lloc d’unió del TCR La regió alfa s’uneix a CD8 La regió ß s’uneix a CD4 Mida del lloc d’unió del pèptid Pèptid de 8-11 aminoàcids Pèptid de 10-30 aminoàcids Nomenclatura humans HLA-A, HLA-B, HLA-C HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP Polimorfisme dels gens HLA - Els gens que codifiquen per les molècules MHC són molt polimòrfics, de manera, que hi ha molts al·lels diferents en la població. - Existeixen sis gens de MHC I que codifiquen només per la cadena alfa, ja que la cadena ß és constant: HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-E, HLA-F- HLA-G. Cada un d’aquests gens es codificarà una cadena alfa. Pel gen HLA-A, hi ha 1448 al·lels, de manera que el solc de cada MHC I tindrà una seqüència diferent i podrem generar més tipus de respostes. Cada un d’aquests al·lels es diferencien en alguna seqüència de la cadena alfa. Els gens HLA-A, B i C són molt polimòrfics, mentre que el HLA-E, F i G són menys polimòrfics. - Per cada molècula de MHC de classe II, existeixen dos tipus diferents de gens, un que codifica per la cadena alfa i un per la cadena beta. Per exemple, el gen HLA-DM està codificat per DMA i DMB. Codominància dels gens HLA - L'expressió dels gens MHC en humans és codominant, és a dir, les MHC del pare i les MHC de la mare, s’expressen de manera simultània i equivalent. Això permet respondre a més pèptids antigènics. Resum del MHC Propietats Significat E x p r e s s i ó c o d o m i n a n t : Hi ha més molècules de MHC diferents que poden presentar s’expressen els al·lels patern i pèptids antigènics als limfòcits T matern Gens polimòrfics: existeixen Assegura que diferents individus podran presentar i respondre diferents al·lels presents en de forma diferent a pèptids antigènics una població Cèl·lules que expressen: MHC II Els limfòcits CD4 interactuen amb les cèl·lules dendrítiques, macròfags o limfòcits B MHC I Els limfòcits CD8 poden matar qualsevol cèl·lula infectada per un patogen T.9-Mecanisme de presentació de l’antigen Reconeixement de l’antigen per les cèl·lules T - Els limfòcits T només poden generar una resposta si els antígens estan presentats en cèl·lules presentadores d’antígens (CPA). Existeixen diferents tipus de CPA: les cèl·lules dendrítiques, els macròfags i les cèl·lules B. Aquestes CPA el que fan és presentar l’antigen a la membrana junt amb les molècules MHC I o II, als TCR. - Depenent de la MHC que hi hagi, s’activarà un limfòcit o un altre. Si hi ha el MHC I, s’activaran els limfòcits CD8+ Si hi ha el MHC II, s’activaran els limfòcits CD4+ - En els limfòcits T la primera senyal la rep el TCR i després hi ha els senyals de coestimulació. Les molècules ICAM-1 són molècules d’adhesió que uneixen la cèl·lula que expressa la MHC I amb el limfòcit T CD8+ i la MHCII amb el limfòcit T CD4+. Un cop es transmet el senyal, les dues cèl·lules se separen. Presentació antigènica - Perquè l’antigen es presenti de manera adequada i pugui induir l’activació dels limfòcits T, necessitarem diferents molècules depenent si el limfòcit és CD4+ o CD8+. - Per una banda, les molècules MHC presenten el pèptid i el TCR el reconeixerà. En el cas dels limfòcits CD4+ serà una MHC II i en els limfòcits CD8+ serà una MHC I. També participen molècules d’adhesió com les ICAM-1. Aquestes molècules estan a la membrana de les CPA i uneixen les CPA amb e l s l i m f ò c i t s. U n e s a l t re s m o l è c u l e s importants, són les molècules co- estimuladores que generen unes senyals molt importants per l’activació dels limfòcits. De fet, el TCR transmet la primera senyal activadora, mentre que les m o l è c u l e s c o - e s t i m u l a d o re s transmeten una segona senyal. - L’activació del limfòcit CD4 o CD8 és molt diferent i la seva activació dependrà si el patogen és intracel·lular o extracel·lular. Si el patogen és intracel·lular (virus, bacteris), les MHC I presentaran l’antigen als TCR i s’activaran els limfòcits CD8+, és a dir, els limfòcits citotòxics. Si el patogen és extracel·lular i fagocitable (bacteris), les MHC II presentaran l’antigen als TCR i s’activaran els limfòcits CD4+, que produeixen citocines que activen l’activitat fagocitosi. Aquests limfòcits també augmenten la producció d’anticossos, ja que són la millor manera d’opsonitzar el patogen. Presentació antigènica MHC I - Quan entra un patogen intracel·lular, com un virus, es comencen a sintetitzar proteïnes del virus. Aquestes proteïnes són degradades pel proteasoma, una proteïna que està al citosol, en petits pèptids. A continuació, les molècules TAP transporten aquests pèptids des del citosol fins al reticle endoplasmàtic. Paral·lelament s’estan sintetitzant molècules MHC I que també aniran al reticle endoplasmàtic. Un cop al reticle endoplasmàtic, es formaran complexes pèptid-MHC I que s’exportaran fins a la membrana plasmàtica, on s’expressaran aquests complexes. - Recordem, que la MHC I sempre ha d’estar unida a un pèptid, de manera que si la cèl·lula no està infectada, presentarà pèptids del propi organisme que els TCR no reconeixeran. Si en canvi, la cèl·lula està infectada, presentarà pèptids antigènics que seran reconeguts pel TCR. Presentació antigènica MHC II - Quan el patogen extracel·lular entra al citosol, és fagocitat i es formen vesícules amb les proteïnes del patogen. A continuació aquestes vesícules es fusionen amb els lisosomes, que degraden les proteïnes del patogen en pèptids. Paral·lelament, es sintetitzen les molècules de MHC II en el reticle endoplasmàtic. Les MHC II sempre estan associades a una cadena invariant que té una molècula CLIP que bloqueja la unió de  pèptids a les molècules MHC II. Això es molt important, ja que evita que s’uneixin pèptids provinents de la degradació proteosòmica. Aquestes molècules MHC II viatgen des del reticle endoplasmàtic fins al citosol i es fusionen amb les vesícules on hi havia els pèptids. Per a que es pugui formar el complex pèptid-MHC, la cadena invariant s’elimina gràcies a la molècula HLA- DM. Per últim, el complex antigen-MHC viatjarà fins a la superfície cel·lular per ser reconegut pels limfòcits T CD4+. - Els pèptids generats es fusionen amb unes altres vesícules on hi ha les MHC II provinents del RE. - Hi ha molts virus que en el seu genoma tenen proteïnes que inhibeixen la presentació dels antígens. Si per exemple, s’inhibeix l’activitat del proteosoma, les proteïnes no es degradaran, no es podran unir a les MHC I i activar els limfòcits CD8+. Resum: - La majoria dels limfòcits T (limfòcits alfa beta) reconeixen pèptids. Mentre que els limfòcits gamma delta reconeixen glucolípids. - Els limfòcits T reconeixen determinants lineals (no conformacionals) - Els limfòcits T reconeixen antígens peptídics no solubles. Superantígens - Un superantigen no és un antigen, sinó una sèrie de proteïnes que produeixen bacteris o virus i les secreten. Aquestes proteïnes s’uneixen a les molècules MHC que després són reconegudes pels TCR. Quan això té lloc, els limfòcits T s’activen de manera inespecífica, de manera que hi haurà una gran producció de limfòcits T. En conseqüència, es produirà una inflamació que produirà un dany a l’organisme i no al patogen, com els shocks tòxics. Restricció del MHC dels limfòcits T citotòxics - Perquè el TCR pugui reconèixer un antigen ha d’estar presentat per una molècula MHC pròpia. De manera, que quan el TCR reconeix l’antigen, el TCR no només reconeix l’antigen sinó que també reconeix les molècules de MHC. Per tant, el TCR ha de ser compatible per l’antigen i el MHC. Si el TCR no reconeix el MHC, encara que reconegui l’antigen, no s’uniran. D’igual manera que tampoc s’uniran si no reconeix l’antigen però sí el MHC. T.10-Maduració dels limfòcits T i B Desenvolupament limfocitari - Durant el desenvolupament dels limfòcits, es generen els diferents receptors específics per l’antigen. En el cas dels limfòcits B serà un anticòs i pels limfòcits T serà un TCR. Per tant, l’expressió dels gens dels receptors específics per l’antigen és el fet principal de la maduració limfocitària. - La maduració és el que es coneix com l’adquisició del receptor específic i l’alliberament dels limfòcits. Tant els limfòcits B com T provenen d’una cèl·lula hematopoètica que es troba a la medul·la òssia. Per una banda, els limfòcits B completen la seva maduració a la medul·la òssia. D’altra banda, els limfòcits T maduren al timus. Un cop aquestes els limfòcits han madurat, són cèl·lules naive, ja que encara no han entrat en contacte amb l’antigen. Els limfòcits circularan per la sang i la limfa passant pels diferents òrgans limfoides secundaris per reconèixer l’antigen específic. El timus: lloc de maduració de les cèl·lules T - Els limfòcits T maduren en un òrgan específic que és el timus. - En el timus podem distingir dues zones: el còrtex que té una gran densitat de cèl·lules i la zona de la medul·la on hi ha menys densitat de cèl·lules. Les cèl·lules més immadures es troben a l’escorça i a mesura que van madurant passen cap a la medul·la. En el timus trobem diferents tipus de cèl·lules Els timòcits són les cèl·lules més abundants i són els precursors de les cèl·lules T Les cèl·lules estromals ajuden als timòcits durant el procés de maduració. Els macròfags i cèl·lules dendrítiques - Recordem que el TCR reconeix el complex MHC-antigen. Les molècules MHC venen determinades genèticament i els TCR s’adapten a aquestes molècules. Procés de maduració - Hi ha dos marcadors que ens permeten diferenciar els limfòcits T madurs: CD4+ i CD8+. - Procés: Inicialment, els precursors limfoides de la medul·la òssia són CD3-, CD4- i CD8-. Aquestes cèl·lules circulen fins al còrtex del timus, on adquireixen els co-receptors CD4 i CD8 a la membrana, de manera que passaran a ser CD4+ i CD8+, doble positives. A continuació, hi ha una reordenació dels gens del TCR a la membrana i el timòcit també expressarà TCR i CD3.  Perquè aquest timòcit pugui sortir a la circulació s’ha de produir el procés de selecció positiva. Aquest procés ens permet comprovar que els TCR de la membrana dels timòcits poden reconèixer molècules de MHC pròpies. Si el limfòcit no reconeix les molècules de MHC, s’elimina. Si en canvi, el reconeixement és bo i el limfòcit reconeix per exemple, la MHC I, s’elimina el marcador CD4 (és CD8+). Si reconeix MHC II elimina CD8 (és CD4+). Després es produeix la selecció negativa. Les molècules de MHC que hi ha al timus sempre estan presentant antígens propis. Si el TCR s’uneix amb alta afinitat a la molècula de MHC unida a un antigen de l’organisme, el timòcit s’elimina, ja que reconeix antígens propis, de manera que és autoreactiu. Per últim, els timòcits maduren i passen a ser CD4+ i CD8-, o CD4- i CD8+. Per tant, seran cèl·lules single positive. - El procés de selecció negativa és un mecanisme d’autotolerància. No obstant, pot passar que un limfòcit que ha passat els dos controls, sigui autoreactiu, ja que s’uneix a un antigen de l’organisme que no es trobava al timus. Això provoca les malalties autoimmunitàries. Maduració dels limfòcits B - Les cèl·lules B tenen un procés de maduració més senzill, ja que com que no necessiten molècules MHC, només hi ha un procés de selecció negativa. - Procés Primer de tot, es formen els receptors a la medul·la òssia. Les cèl·lules B precursores, quan reben un senyal, comencen a recombinar els gens de les immunoglobulines per generar els receptors (cadenes d’immunoglobulines). Aquestes cè·lules es diferencien en limfòcits B immadurs que es caracteritzen per presentar IgE a la membrana. A continuació, té lloc el procés de selecció negativa a la medul·la òssia. Durant aquest procés, totes les cèl·lules B immadures que s’uneixin a antígens propis, s’eliminaran ja que són autoreactives. Els limfòcits B que passin la selecció negativa, expressaran IgM i IgD a la membrana. Per últim, els limfòcits B madurs migren als òrgans limfoides perifèrics (melsa, ganglis limfàtics). Si el limfòcit entra en contacte amb un antigen, comença a proliferar i es diferencia en cèl·lules plasmàtiques o cèl·lules de memòria. T.11-Bases moleculars de l’activació limfocítica Fases de l’activació dels limfòcits T - Quan els limfòcits T naive reconeixen l’antigen presentat per una MHC I o II, s’activen i es comencen a secretar citosines i altres molècules co-estimuladores. A continuació, es produeix l’expansió clonal i després els limfòcits es diferencien en cèl·lules T CD4+ efectores o cèl·lules T CD4+ de memòria. El mateix passa amb els limfòcits CD8+. Els limfòcits T CD4+ efectors produiran citosines que activaran els macròfags, les cèl·lules B i altres tipus de cèl·lules. Els limfòcits T CD8+ efectors eliminaran les cèl·lules infectades. - Els limfòcits T presenten un receptor de IL-2 que reconeix citocines i és un senyal d’activació i proliferació dels limfòcits T. A més, IL-2 és una diana terapèutica en càncer, ja que activa la resposta immunitària del pacient. Característiques generals de l’activació dels limfòcits T - Perquè els limfòcits T s’activin han de tenir lloc els següents processos: El TCR ha de reconèixer l'antigen presentat per molècules MHC de classe I o classe II. Això assegura l’especificitat de la resposta. Les molècules accessòries CD4 i CD8 Les molècules d’adhesió augmenten l’estabilitat de les interaccions entre el limfòcit i la cèl·lula presentadora d’antígens. Les molècules co-estimuladores (segona senyal) transmeten senyals per l’activació dels limfòcits. Les citocines (produïdes per APC o els propis limfòcits T) faciliten la proliferació i diferenciació dels limfòcits. Activació dels limfòcits T naive i efectors Limfòcits T naive - Els limfòcits T naive només s’activaran si la CPA és una cèl·lula dendrítica, ja que té una gran quantitat de molècules MHC que presentaran l’antigen i molècules co-estimuladores responsables del segon senyal. La interacció entre el limfòcit T naive i la CPA s’anomena sinapsis immunològica. - L’activació dels limfòcits T naive es produeix principalment als ganglis limfàtics i a la melsa. Un cop es genera la resposta efectora, els limfòcits viatgen al teixit afectat. - L’activació dels limfòcits T naive necessita dos senyals: El primer senyal consisteix en el reconeixement específic entre l’antigen i el receptor dels limfòcits T (TCR). Així com, els co-receptors i la transmissió del senyal a través de la cadena Z i CD3. El segon senyal està produït per les molècules co-estimuladores i les citocines que s’encarreguen d’activar el limfòcit perquè comenci a proliferar i a diferenciar-se. - Si la cèl·lula dendrítica no expressa molècules de coestimulació, la cèl·lula T no respondrà. De fet, entrarà en un estat d’anèrgia que induirà l’eliminació d’aquesta cèl·lula dendrítica. Per tant, el procés de coestimulació assegura que els limfòcits només responen a antígens patogènics (mecanisme de tolerància). - Si la cèl·lula dendrítica presenta un antigen en un ambient on hi ha PAMPs, el sistema immune innat e l s r e c o n e i x e r à i l a C PA començarà a expressar molècules co-estimuladores com, B7-1 i B7-2 a la membrana. Aquestes proteïnes seran reconegudes per receptors CD28 dels limfòcits T que transmetran els senyals de co-estimulació. - Els senyals de co-estimulació només són necessaris per activar els limfòcits T naive. Limfòcits T efectors - Els limfòcits T efectors i els de memòria poden reconèixer l’antigen i activar-se en qualsevol teixit perifèric i òrgan limfoide secundari, ja que no necessiten que la CPA sigui una cèl·lula dendrítica, sinó que pot ser un macròfag o una cèl·lula B. - Els limfòcits T efectors s’eliminen després de fer la seva funció, ja que l’organisme no pot conservar tots aquests limfòcits. Les cèl·lules de memòria són els limfòcits T que s’han activat i que el cos guarda per tornar-les a activar i dur a terme la resposta secundària. Esdeveniments inicials i tardans en l’activació de les cèl·lules T - Un cop el limfòcit T reconeix l’antigen patogènic i s’activa, ha de proliferar i diferenciar-se. Els principals processos bioquímics que tenen lloc són: Agrupament dels receptors de membrana (formació de la sinapsi immunitària) Es fosforilaran les tirosines d’algunes proteïnes que permetrà el reclutament i l’activitat de les proteïnes adaptadores. Augment de la concentració intracitoplasmàtica de calci i d’altres missatgers lipídics i s’activaran tres cascades de senyalització que seran: la MAP quinasa, les proteïnes quinases C i la calcineurina. Reorganització del citoesquelet i activació de factors de transcripció Sinapsi immunològica - La sinapsi immunològica és la interacció entre el limfòcit T i la cèl·lula presentadora d’antígens (CPA). La integrina LFA-1 facilita la interacció entre les dues cèl·lules. - Les funcions principals de la sinapsi immunològica són: Promoure la senyalització: l’agrupament dels receptors de les cèl·lules T en el lloc de contacte amb la CPA, activa unes quinases que envien els senyals d’activació a l’interior dels limfòcits T. Finalitzar la senyalització: reclutament de fosfatases, ubiqüitina ligases, receptors inhibidors (p. e. CTLA-4) al lloc del complex TCR. Dirigir molècules efectores cap cèl·lules dianes rellevants: citocines, CD40L, perforina, etc. Vies de senyalització després de l’activació del limfòcit T 1. Després de l’activació dels limfòcits T, la Lck, una quinasa associada a CD4 i CD8, fosforila els dominis ITAM de les cadenes Z, ja que són rics en tirosines. 2. A continuació, la quinasa ZAP-70 s’uneix a les tirosines fosforilades i s’activa. Un cop activada, aquesta quinasa fosforilarà la proteïna LAT, una molècula adaptadora que activa la fosfolipasa C. 3. La fosfolipasa C catalitza la reacció de PIP2 a IP3 i DAG. El DAG donarà lloc a la via de la PKC, mentre que el IP3 s’alliberà i activarà la via de la calcineurina: El IP3 s'uneix als receptors del reticle endoplasmàtic i provoca l’alliberació d’ions de calci. Els ions de calci s’uneixen a la calmodulina i després s’uneixen a la calcineurina i l’activaran. La calcineurina és una fosfatasa, de manera que eliminarà el fosfat del factor de transcripció NFAT i aquest s’activarà. El NFAT actiu, en el nucli, s’uneix al promotor del gen que codifica la IL-2. 4. El resultat final és l’augment en la síntesi de citosines que facilitarà la proliferació cel·lular i la diferenciació, una potenciació de l’expressió gènica - La ciclosporina A és un fàrmac immunosupressor que inhibeix la calcineurina. De manera que inhibeix l’activació de NFAT i no s’activen els limfòcits T. Aquest fàrmac s’administra en malalties autoimmunes i en trasplantaments. Via de la calcineurina Via de la PKC Via de les MAP quinases Mecanisme Augment en l a Alliberació del DAG Modificacions en Ras bioquímic concentració de calci Factor d e NFAT NF-kB AP-1 transcripció Cinètica de l’expressió de diversos gens després de l’activació del limfòcit T - Els factors de transcripció estimulen l’expressió de diferents gens. En els primers minuts hi ha un pic en la producció de c-Fos, una de les subunitats del factor de transcripció AP-1 En les primeres hores hi ha un augment en l’expressió de CD40 que permet que els limfòcits T activin els macròfags i les cèl·lules B. Al cap d’unes hores i dies, incrementen els nivells de IL-2 i del receptor de IL-2. Per últim, els gens de les integrines són els que s’expressen més tard. Aquests s’encarreguen de que els limfòcits T migrin cap al lloc on ha tingut lloc la infecció. T.12-Citosines Definició - Les citosines són proteïnes extracel·lulars solubles o glicoproteïnes que participen en la resposta immunitària innata i específica. Són “missatgers” que arriben a les cèl·lules i les seves funcions més importants són: regular el desenvolupament, la proliferació i la diferenciació de les cèl·lules del sistema immunitari. - Les cèl·lules del sistema immunitari necessiten receptors específics per poder reconèixer les citocines. És a dir, les citosines es poden alliberar en un teixit i només seran reconegudes per un cert receptor que generarà un desenvolupament, una proliferació, una diferenciació o una inflamació. - Moltes citocines es coneixen com interleucines (IL). Propietats generals de les citocines - Les citocines es caracteritzen per: Ser molècules de baix pes molecular (