Curs 10 Imuno.pdf

7/23/2019 Curs 10 Imuno.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/curs-10-imunopdf 1/17

Superantigenele sunt proteine care se leaga simultan: 1) la nivelul unor situsuri constante,

situate in af ara cupei MHC II, fara sa fie nevoie de 0 procesar e a antigenului si 2) la nivelul

unor CDR2 ale unor anumite lanturi TCR~. Regiunea CDR 2 este 0 regiune care, in cazul unei

legaturi conventionale MHC-peptid , nu se leaga la MHC. Super antigenele realizeaza deci 0

legatura intre TCR-ul de pe un anumit limfocit T si molecula MHC II de pe suprafata unui

APC, legatur a care ignora practic peptidul prezentat d e MHC. Cu to ate acestea, legatura este

suficient de puternica pentru a d eclansa semnalizarea intnicelulara, responsabila pentru

selectia negativa in timus sau activarea in periferie.

Pana in prezent, aceste interactiuni au putut fi obser vate numai intre moleculele MHC II si

anumite TCR~ ce contin segmente genice V~ particulare. Denumirea de superantigen vine sa

sublinieze faptul ca un numar mare de limfocite T (intre 5 si 20%)1, care folosesc aceste

segmente genice V~ (in timp ce clonele d e limfocite T care nu contin aceste segmente genice

nu vor fi activate), sunt activate ne-s pecif ic simultan. Ca urmare, RI care rezulta ar e 0amplitudine foarte mare. Superantigenele sunt astfel mitogeni dependenti de MHC II.

Exogenous

su perantigen

( b) Endogenous

Sll perantigen

VI)

Su perantigen

Class IIMHCa

TH cell

.~

Su perantigen

Peptid

.ruchi not pedfi

for

R

~

Class n J\1H

Activarea limfocitelor Th va determina eliberarea unei cantitati uriase d e citok ine pr o-

inflamatorii, cum ar fi IL-l si TNF, ceea ce poate conduce la a paritia socului toxico-septic. Pe

de alta parte, concentratii foarte mari de superantigen, care d etermina 0 semnalizare intensa,

pot conduce mai degraba la apoptoza limfocitelor T decat la activare.



TABLE 10-4 EXOGENOUS SUPERANTIGENS A 0

TH EIR V II SPECIFICITY

Sta phyl oe<>cc~l eltte rO (<JX lnsS 1 : 1 , , -

SEHSEC tSE C2

SOC3

S l I D

SEE

Toxic-soock -$ptd r omc toxin (ISHi)

B.'l: f oliat ive·demlatitis tox in (ExF l}

M}'to plasr na-arthr itidis SUp ~rnl;ttant(l\tAS)

Str e pto coc cal P'Y~i(: aot{lxir is($PE.A, B, C , D)

r ood poisoning ,

Food po iso ningFM d I;< )t,son lngrood pot-soning

Food P O t-5 0 R in g

Food poi son ingFo ud poi·soning

T o ;o ; . lc - s l lo c k SY l1dr om e

Scalded-skin syndrom e

1. 3.10,11,12,17

5,.SJ, 8,2, 8.37, g,2, 8.3, II

g,2, j(},

1.8.2J, 7 ,. 8.3, n. 17

11,15, 17

15,16

10, II, 15

nd

3,12.14,15.17,2012

12,13. 14, I~ 17 ,2,{}

5,12

5,125.1.6.1-6.3.8,1! j

2

2

Superantigenele pot fi exogene (produsi ai unor bacter ii car e se replica) sau endogene

(produsi ai unor virusur i integrate),

Superantigenele exogene indud toxine pr oduse de bacter ii Gram pozitive, cum ar f i

entorotoxina produsa de diverse specii d e Sta ph ylococcus (toxiinfectii alimentar e), exotoxina

piogenica a unor specii de Streptococcus (f e br a r eumatoid a), sau exotoxinele sindromului

socului toxic (produse atat de S t aph ylococcus cat si de S t r e ptococcus) , car e determina 0afectiune potentialletala.

Boala Crohn este asociata c u super antigenul SAG 12, care seamana cu un factor activator al

transcriptiei anumitor gene bacteriene ale f lorei bacteriene normale. SAG 12 activeaza un

subset de limfocite T care utilizeaza V~5 si se speculeaza ca aceste limfocite T stimulate sunt

cele car e contribuie la patogeneza bolii.

Superantigenele endogene sunt proteine codate de gene prezente in genomul uman, cum ar fi

genele retrovirale. Unul dintre primele astfel de superantigene evidentiate a fost cel produs de

anumite gene ale MMTV (mouse mammar y tumor virus).



Antigenele T independente nu necesita contactul dintr e limfocitele Th si limfocitele B pentru

a induce activarea acestora din urma. Raspunsul limfocitelor B fata de aceste antigene este

astfel rapid.

In schimb, fata de aceste antigene, nu apar RI secundare, chiar in cazul unor ex puneri

repetate, ci doar raspunsuri imune de tip primar , cu secretie de IgM. Comutarea de clasa

practic nu apare2, dupa cum nu vor apare nici centrii germinali si nici diferentierea in celule

cu memorie. '

Exista totodata dovezi ca 0serie de antigene T independente au potentialul de a stimula direct

celulele NK, dar si alte celule precum macrofagele si mastocitele, conducand la secretia de

citokine.

Antigenele T independente pot fi impartite in doua categorii: tip 1 si tip 2, avand caracteristici

diferite. Daca raspunsullimfocitelor B fata de Ag-nele Ti-l pot apare in conditii de completaabsenta a contactului cu Th si a citokinelor , raspunsul fata de Ti-2, desi nu necesita contact

intercelular , necesita totusi ajutor din partea unui set de citokine, produse de catre celulele din

micromediul inconjurator.

TdAnii.-

R.1re M-ICd,KSII-~ Tall help +

RtpetiUl!e epllDpti

EDf~tolIlCR U~.4li.di.!sile

Polydooal BwiaelWatws{nlito.-)

Stilldaie mhn 8eells

+

-I+l5r .lm e GlS\25)

R+liltiYt fi!SPO_tilBt

Soor 'u of €ViolIN IItIptim

Ra pid

None

<T 'fP i ! II U pnl!,lJl!I1~c«<l1

lXl~fSatthal!ide, p;: J!y me l'i(,

lXlda,£ jlilagellin

lr id l\u :e nD l l lJu d ieq l1 ro t e 'in ,, m :J liIomeric bad:erlal flage'llin

Antigenele Ti-l

La concentratii crescute, aceste antigene se comporata ca activatori policlonali ai limfocitelor

B, stimulandu-Ie indiferent de specificitatea acestora. Deoarece activarea limfocitelor B

conduce la proliferare, antigenele Ti-l sunt considerate mitogeni ai acestor celule, ceea ce

implica faptul ca se leaga la limfocitele B altundeva decat la BCR. Unele antigene Tl-l se

leaga la un receptor diferit, asa cum e cazul LPS care se ataseaza la complexul TLR4/CD14.

Totusi, la concentratii mici ale antigenului, se vor activa doar acele limfocite care il potrecunoaste in mod specific (deci antigenele nu vor exercita un efect mitogenic). Acest

fenomen este insuficient inteles, dar se speculeaza ca ar fi datorat unei competii intre diferitele

2 In cazuri f oarte rare, comutarea de clasa poate apare ca urmare a generarii de citokine adecvate in micromediul

de reactie de catre alte celule decat limfocitele T.



clone de limfocite B pentru 0 cantitate limitata d e antigen. De asemenea, chiar si la cantitati

mici d e antigen, activarea ramane complet ind e pend enta d e ajutor ullimf ocitelor Th.

o alta diferenta importanta f ata de antigenele T d e pend ente sau T ind e pend ente tip 2, este ca

antigenele Ti-l pot activa si limfocitele B imature, ceea ce sustine id eea ca inter actiunea

dintre acest tip de antigen si limfocitele Beste ne-conventionala.

Antigenele Ti-2Aceste antigene sunt adesea molecule liniare cu gr eutate moleculara mar e, cu e pitopi

repetitivi. Deoarece sunt in general dificil de procesat, au tendinta de a persista pe suprafata

macr of agelor pentru perioad e lungi de timp. Ca urmar e, Ti-2 actioneaza ca antigene

multivalente ce se leaga cu 0avid itate inalta la rece ptor ii pentru antigen de pe suprafata unui

limf ocit B, realizand fenomenul d e "legare incrucisata" (cross-linking), in car e r egiunile Fab

ale doua Ig sunt aduse impreuna prin legarea la acelasi antigen. Se crede ca prin intermediul

acestui fenomen se ajunge la 0 stimular e prelungita a limfocitelor B si aceasta suplineste

necesitatea unui contact dir ect cu limfocitele Th. Trebuie subliniat ca, spre deosebire de

antigenele Ti-l, antigenele Ti-2 activeaza limf ocitele B intr-o maniera specifica.

In plus, citokinele inter vin in r eglarea raspunsului f ata d e antigenele Ti-2. Chiar d aca factorii

solubili nu sunt produsi d e limfocitele Th s pecifice ci d e alte celule (alte limf ocite Th, NK ,

macrofage si chiar limfocite B) , aceste citokine pot cr este magnitudinea ras punsului imun,

dupa cum pot determina anumite comutar i d e clasa sau gener ar ea de celule cu memorie. In

plus, limf ocitele B care ras pund f ata d e antigene polizaharidice pot primi un a jutor si din

par tea sistemului complement, d eoar ece glucidele pot activa dir ect calea alternativa, fiind

gener ate fragmente C3d , pe care Ie pot lega receptorii CR 2 (CD21) ex primati pe suprafata

limf ocitelor B matur e.

Alte antigene T -independente-IikeUnele virusuri contin e pitopi care nu se incadreaza in nici una dintr e categoriile de antigene T

ind e pend ente mentionate mai sus. De exem plu, 0glicoproteina de su prafata a VSV (vesicular

stomatitis virus) poate genera un R I in a bsenta completa a oricarui contact celular , pr ecum si a

citokinelor , comportandu-se astfel ca un Ti-l. In schim b, acest antigen nu este un activator

policlonal, chiar si la concentratii crescute, ceea ce car acterizeaza un antigen Ti-2.

Eficienta si comportamentul unui astf el d e antigen d e pind d e rigiditatea si gr adul de r e petare

al unei anumite structuri in cadrul antigenului r es pectiv.



Citokinele sunt factori solubili produ~i de celule, diferiti termeni istorici fiind utilizati de-a

lungul timpului: limfokine - pentru factorii solubili produ~i de limfocite, monokine - pentru

factorii solubili produ~i de macrofage. Termenul de Interleukine dorea sa particularizeze:

factorii solubili produ~i de leucocite, capabili sa actioneze asu pra altor leucocite (astazi stirnca aceste citokine au 0 actiune mult mai larga). Chemokinele sunt factorii solubili care

af ecteaza chemotaxia ~i/sau comportamentul celular.

Citokinele au 0 serie de proprietati in comun cu hormonii si factorii de crestere, celelalte

molecule importante pentru comunicare, fiind molecule solubile, secretate in cantitati extrem

de scazute, capabile sa actioneze si sa-si exercite efectele doar cand se leaga la receptori

specifici, cu afinitate crescuta .. De aceea, pot media efecte biologice la concentratii extrem de

scazute. Cu toate acestea, citokinele difera de hormoni si factorii de crestere prin situsul de

productie, modalitate de operare si spectrul de influenta.

Hormonii sunt indusi de stimuli specifici si sunt sintetizati de catre glande specializate. Tind

sa actioneze intr-o maniera endocrina (la distanta si adesea sistemic), dar influenteaza un

numar foarte limit at de celule.

Factorii de crestere sunt de obicei produsi in mod constitutiv de catre celule individuale (atat

leucocite cat si non-leucocite). Multi dintre factor ii d e crestere (dar nu toti) sunt detectati la

nivele semnificative in circulatie si poate fi influentata 0gama larga d e celule.

Citokinele sunt insa sintetizate sub un control reglator str ict, d e catre un numar mar e d e celule

diverse (atat hematopoietice cat si non-hemato poietice), iar efectele sunt exer citate in gener al

de 0 maniera autocrina - pe aceea~i celula, sau paracrina - pe celula partener (foar te r ar

endocrina - la distanta in organism). Au ca pacitatea de a regIa intensitatea ~i d ur ata R.I. pr in

stimularea/inhibarea:activarii

proliferarii ~i/sau dif eren!ierii

secretiei de anticorpi/comutarii de clasa

reglarii secretiei de alte citokine

Legarea unei citokine la 0 anumita celuia stimuleaza sau amplifica expresia receptorilor

pentru citokina respectiva ~i secre!ia altor citokine.

Citokinele produse de un numar mic de limfocite activate de Ag pot influenta activitatea a

variate celule implicate in R.I. Citokinele produse de limfocitele Th pot influenta activitatea

limfocitelor B, limfocitelor Tc, NK, M~, granulocitelor, celulelor stem hematopoietice.

Citokinele sunt peptide sau glicoproteine cu greutati moleculare foarte mici si cu functii foarte

diver se, al caror rol principal este acela de comunicare intercelulara.

Din punct de vedere al clasificarii citokinelor , acestea pot fi impartite in urmatoarele familii:

1. hematopoietine: GM-CSF, G-CSF, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-ll, IL-12,

IL-13, IL-15

2. interferoni: IFNa, IFN~, IFNy

3. chemokine: IL-8

4. TNF

Daca sunt luate in considerare caracteristicile structurale intime, atunci citokinele pot fiimpartite in urmatoarele familii:



~mples o f Cy tok iDe

IL",2. IL-15. Il-21 < + ;

IL~3

IL~.Bb13I L . .£

. 1 1. •",1

I L~

",11

m . I l. ,2 Q . , I L

2.3:r Il -:21

'ENa/fj~Il~. IL .,IIB •.Bbl, IL-IS

T Nf . LTu. LT~

T'GF~

lymphataain

lA Nlli. MIP-l13. MC p":31

e c r ta x in

Il-8~IF-lO , SDF-l, BlC

F ramJkin~

Il.,14

IL -16

I L - -1 '1

1 L -2 Jj ,

Cyste if\j~but.

C (or X C)'memokiM

CX3C memokioo

O ther

Cea mai mare familie structural a prezinta 0 structura proteica care include 4 a-helix-uri

scurte, conectate intre ele prin peptide liniare simple. Foile ~ pliate sunt in general absente din

structura lor.

133 6 96

C N



Spre deose bir e d e aeestea, IL-l si IL-18 f ormeaza 0 str uetura tertiar a formata in intregime din

12 foi beta pliate, struetur a cunoscuta sub numele d e ~ trefoil (trifoi ~).

Mem brii familiei TNF au 0 struetur a de homotrimeri eu 0 str uetur a d e dopot, eunoseuta sub

numele d e ,,~ jelly roll".

Mem brii familiei TGF apar ea homodimeri legati prin legaturi disulfidice, denumite "nod d ecisteine" .

In schimb, ehemokinele sunt impartite in functie d e ar anjar ea reziduurilor N terminale de

cisteine.

Productia si efectele eitokinelor pot fi reglate prin mai mu1te modalitati. Perioada de

injumatatir e a citokinelor si a ARN-ului mesager sunt in general foarte seurte, ceea ce

inseamna ea noi procese de tr anscriptie si translatie vor trebuie dedansate la r ece ptionarea

unui semnal inductor. De asemenea, citokinele pot fi modifieate si post-translational inainte sa

fie secretate din eelula. Aetiunea eitokinelor este influentata si la nivelul reeeptorilor pentru

citokine, d eei la nivelul eelulelor tinta. Deoareee majoritatea eitokinelor aetioneaza la distante

foarte scurte, doar aee1e celule aflate in imediata vecinatate a eelulei secr etoar e vor fi

influentate.

(b) CASCADE I NDUCTION

~'~

~)A< :tiv.ttcd TU cells

I+

T

ActivationP!u!ifer atioI1Diff ecrr1Jliatiun

Macr o phage

1- , [ , .

IL-12

1, 1 , .

Block s dass sWI1ch to 19Binduced by IL·4

lP N -f , TNF, 11 ,,-2 ,an dother cytnlcines



1. pleiotropism: 0 citokina poate ac!iona pe mai multe celule d if erite, d eterminand

ef ecte diferite

IL-4 ---)limfocite B ~ activare, proliferare, d iferen!iere

---)timocite ~ proliferar e

---)mas tocite ~ pr olif erare

---)limfocite Th1~ inhibare

2. red undanta: mai multe citokine diferite ac!ioneaza asupra aceleia~i celule,

determinand acela~i efect.IL-2

IL-4 } ---)limfocite B ~ proliferare

IL-5

3. siner gie: citok ine diferite ac!ionand asupra aceleia~i celule i~i sumeaza foqele ~l

determina acela~i efect

} ---)limf ocite B ~ comutar e d e clasa ---)IgE

IL-5

4. antagonism: citokine diferite au efecte opuse

IL-4

IFNy

5. actiune in cascad a:limfocit Th1 activat ---)IFNy ---)M~ ---)IL-12 ---)limfocite Th1 activate ---)IFNy, TNF, IL-2

Desi citokinele sunt produse de 0varietate de celule, principalii secr etori sunt limf ocitele Th

si macrofagele. Odata secr etate, citokinele produse d e aceste doua celule activeaza 0 intr eagar etea de celule care inter actioneaza. Printre numeroasele r aspunsuri f iziologice car e necesita

implicarea citokinelor sunt raspunsurile imune umor ale si celular e, ind uctia r aspunsului

inf lamator , reglarea hematopoiezei, contr olul proliferarii si dif erentierii celulare, pr ocesul de

cicatrizare.

Desi raspunsul imun specific fata de un antigen ar putea include productia d e citokine, tr e buie

su bliniat ca actiunea acestora nu este antigen-specifica.

Citok inele sunt implicate intr -o gama f oarte larga de activitati car e sunt a panajul imunitatii

ne-specifice, imunitatii s pecifice, inf lamatiei sau hematopoiezei. In vivo, citok inele nu

actioneaza singure, astfel ca celulele tinta vor fi supuse unei combinatii d e factor i solubili, ale

caror efecte (sinergice sau antagonice) pot avea varii consecinte. In plus, citok inele inducadesea sinteza altor citokine, conducand astfella un efect in cascad a.

Citokinele actioneaza asupra receptorilor pentru citokine; ad esea, acesti r ece ptori sunt

exprimati de catr e limfocite doar d u pa ce acestea au interactionat cu antigenul. In acest fel, in

timpul raspunsului imun specific, actiunea citokinelor este limitata la limfocitele activate de

antigen.

Declansarea secretiei de citokine necesita uneori contactul direct celula-celula, ceea ce mai

departe asigura concentrarea efectiva si eliberarea citokinelor in imediata proximitate a tintei.

In cazul limfocitelor Th, interactiunea celulara apare atunci cand limfocitele recunosc

antigenul prezentat de MHC II d e pe suprafata APC-ului. Citok inele secret ate la jonctiunea cu

acestea ating concentratii locale suficient de crescute cat sa poata afecta APC-ul, dar si nu alte

celule af late la distanta.



In plus, perioada de injumatatire a citokinelor din sange sau alte lichide extracelulare este

foarte scurta, ceea ce asigura ca actiunea factorilor solubili sa se r ealizeze doar pentru 0

perioad a limitata de timp.

T TI ;

~ ... _,:;:L """0

f u , .d < JU IC lia i i cells



II A~ l E 1 2.1 SElECTED flJNCTlONS Of SOME CYTOKI ES

Inter teukil1 II

(lL-ll )

Intef leukin 12

(JL.12)

ll lt:¢'r \eu kili 13

(It.· 13)

lnr er leuldn 15(It.15)

ln tetleu kin 16(1t-I6)

Interleuk in 17

(It-17)

Inter leuk in 18

(IL -18)

Inter f er on al pha

(lF N-n.)

In ter feron ooa(lF N.~)

S e c r e te d : by'

B OHe-mano\</ ·s tr omalcells

Tf lr ge tcells ltJs sues

P] asm acy tool ilSPr ogenitor B c ellsM egakar)'ocyte5

HepatoC }f les

SU PP'Or ts g r owthPrmnotes .dif f er en tiation

Pr moot es d iffe rentiat ionIn duce s sy n thes ,is of actlte~ phase

proteins

, AJ:ts syner gistkaUy with 11 .-2 to

ind uce dif f er en tauof l into Gr LsStiIlilllat t$ pro Hf¢;t!i tio n NK an d UK clt ll s an d

ac tiv ated THI ce lls

t" 'lacwpha ~ Inhi bits. ad iyatioi) and rdt:ii5<¢

of inf lammatorrcylokine.s;

importan t r eg ulator of inflanlmatoty nts pon $t

St imulates gr owth of im e:s tin ill

epithelium, T-cell pro ltfe r at ion

Sup po r ts pro Jife r ation

Co -mitogen f ur pr ol if eration anddif ferentiation

T cells, intestinal

epithelium

NK

Activated 13\:ells

T cells . (p r im atii~'CDg+)alt(l

eosioophils

C hem ota xis ; in duces C:qlftssion of

cl.as s I I M HCiil1d u~s synthesisof cytokines~su pp r e:sse s antigen~

induced pr olif er ation

C hemn tax is ; in duce s dll$$ IIM H CChi;filotaxis; indl lc;eS cell adhesi()t1

Initiates and inaintaitu inflammation

t-lonoq .'tesEQSi n ophiis

M ,K ro ph< l1 : 1 e s

T cells NK ce lls

Induces IF N--y pr od uction

Enhances NK cel l cytotoxicity

Inhibits vim! re plication

Deoarece receptorii pentru citokine sunt exprimati pe diferite tipuri celulare, citokinele pot

afecta 0varietata larga de celule.

Structura receptorilor pentru citokine este destul de diversa, dar ei pot fi clasificati in 5 familii

man:

1. Receptori din superfamilia Ig-nelor

2. Receptori pentru citokine din clasa I (pentru hematopoietine)

3. Receptori pentru citokine din clasa II (pentru interferoni)4. Receptori pentru TNF

5. Rece ptori pentru chemokine



Immunoglobulin

superfamily

receptor s

TNF

receptors

ConseNed < '.cystelnes

IL-l

M-CSF

IL-2 IL-J 1 IFN-a

IL-3 IL-12 IFN-13

IL-4 IL-13 IFN-')'

IL-5 IL-15

IL-6 GM-CSF

IL-7 G-CSF

IL-9

TNF-a

TNF-13

CD30

C040

FA S

(G proteir

IL -8

RANTES

MIP-I

PF 4

MC AF

1. Contin cel putin un domeniu globular . Liganzi: IL-l, M-CSF, c-kit.

2. Major itatea receptorilor a partin acestei clase. Sunt compusi din 2 lanturi polipeptidice:

un lant a cu rol in legarea citokinei si un lant ~ sau y cu rol de transmitere a

semnalului. Exceptie fac IL-2 R si IL-15 R car e sunt trimeri. Prezinta aa conser vati la

nivelul d omeniilor extracelulare: 4 aa de cys si 0 secventa WSXWS

(tr iptofan/serina/orice aa/triptofan/serina). Liganzi: IL-2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 12, 13, 16,

GM-CSF, G-CSF, OSM, LIF, CNTF, prolactina, hor mon de crestere.

3. Au secventa CCCC dar nu si WSXWS. Au car acteristici comune cu cei din f amilia 2:majoritatea sunt formati din mai multe lanturi (dimeri), includ 0 subunitate s pecifica

citokinei si 0 su bunitate cu f unctie d e transmiter e a semnalului (car e nu este specifica

rece ptorului si nu ar e rol in legar ea ligandului). Liganzi: IF N-a, ~ ,y, IL-10.

4. Liganzii pentr u aceasta familie d e r eceptori pot fi molecule li bere sau membranare.

Liganzi: T NF-a, TNF-~, Fas, CD40, NGF (nerve growth factor ).

5. Receptorii pentr u chemokine fac parte dintr -o superfamilie d e rece ptori cuplati cu

proteine G. Sunt descrisi ca avand forma de sarpe deoar ece trec prin regiunea

transmembranara de 7 ori. Pana in prezent sunt cunoscuti 8 receptori CC si 5 CXC.

a) GM-CSF Rc: GM-CSF, IL-3, IL-5

b) IL-6 Rc: IL-6, IL-11 , CNTF (cilliary neur otrophic factor), LIF/OSM (leukemia

inhibitory factor /oncostatin

c) IL-2 Rc: IL-2, 4, 7, 9, 15. Prezinta 0 subunitate y comuna. Mectarea genetica a acestui

lant conduce la SCID - X inlantuit.



J3 IL-4R IL-7R 13

Ca urmare a rolului central al IL-2 si a receptorului sau in proliferarea donala a celulelor T,

IL-2R a fost intens studiat. Lanturile ~ si y apartin clasei I de receptori pentru citokine

(continand motivele structurale CCCC si WSXWS caracteristice) in timp ce lantul a (CD25),

exprimat doar de limfocitele T activate, are 0 structura diferita si nu este membru al acestei

familii de receptori.

IL-2R poate apare in 3 forme, care au afinitati diferite pentru IL-2:IL-2Ra monomeric, cu afinitate scazuta

IL2R~y dimeric, cu afinitate intermediara

IL-2Ra~y trimeric, de inalta afinitate

Low af f inity

IL-2R

Intermediate affinity

IL-2R

High af finity

IL-2R

Transmiterea semnalului de catre IL-2R se poate realiza atat de lanturile ~ si y, in schimb doar

receptorul trimeric poate lega cu mare afinitate. Desi lantul y pare sa fie exprimat constitutiv

pe majoritatea celulelor limfoide, expresia lanturilor a si ~ este mai restransa si este stimulata

de catre antigen. Fenomenul asigura ca doar limf ocitele T CD4+ si CD8+ activate exprimareceptorul de mare afinitate si prolifereaza ca raspuns la nivele fiziologice de IL-2. Celulele T

activate exprima aproximativ 5 x 103 receptori de mare afinitate si de 10 ori mai multi

r eceptori cu afinitate scazuta.

Celulele NK exprima de asemenea constitutiv subunitatile ~ si y, ceea ce demonstreaza

capacitatea lor de a lega (si de a fi activate) IL-2 cu afinitate intermediara.

Receptorilor din clasele I si II Ie lipsesc motivele structurale de semnalizare (domenii tirozin-

kinazice). Totusi, unul dintre primele evenimente care are loc dupa interactiunea unei citokinecu unul dintre acesti receptori estre reprezentat de 0 serie de fosforilari ale tirozinelor.

Fenomenul a fost inteles prin studierea IFNy Rc.

IFN-y a fost descoperita initial datorita capacitatii de a induce celulele sa blocheze replicarea

unei mari diversitati de virusuri. Activitatea anti-virala este 0 caracteristica pe care 0 imparte



cu IFN-a si IFN-~. Cu toate acestea, spre deosebir e de ceilalti interferoni, IFN-y joaca un rol

central in multe procese imunoreglatoare, inelusiv in reglarea fagocitozei de catre

mononueleare, comutarea de elasa catre anumite subelase IgG si stimularea sau inhibarea

dezvoltarii anumitor subseturi de limfocite T.

Descoperirea caii majore de semnalizare deelansata de interactiunea IFN-y cu receptorul sau a

condus la intelegerea faptului ca, in cazul receptorilor de elasa I si II, transmiterea semnalului

urmeaza aceleasi etape, care reprezinta baza unui model de semnalizare.Su l:ulJ lits

nf ln'\'-y

Actim w:M l u f JAR tyrom'lt k illlJSeSil:tK I

CfeJ:Itiou of Stalldm:king si tes rr rW linc plm'l'fu""Satik m

1S p« 'it1 c gene u;uw;i'l ptk'il

A. Sub influenta citokinei are loc dimerizarea receptorului.

B. La subunitatile receptorului se asociaza diferite PTK inactive:

la lantul ase asociaza Jak-l

la lantul ~ se asociaza Jak-2

* Asocierea Jak se face spontan si nu necesita legarea citokinei.

C. Legarea citokinei induce asocierea a 2 receptori si activarea Jak.

D. Jak-l si 2 se fosforileaza reciproc si se activeaza.

E. J ak activate fosforileaza tirozine de la nivelullanturilor receptorului.

F. La tirozinele fosforilate se leaga STAT (Signal Transducers and Activation of Transcription). *In cazul IFNy, STAT-l se leaga la tyr fosforilate ale lantului a.

G. STAT sunt fosforilate de catre Jak (la nivelul tyr) si se desfac de la nivelul

receptorilor, indreptandu-se spre nueleu. Apoi dimerizeaza si sufera 0 fosforilare



suplimentara (la nivelul serinei) ceea ce conduce la activarea completa a dimemlui ca

factor transcriptional.

H. STAT translocat in nucleu induce expresia unor gene care contin secvente reglatorii

potrivite la nivelul promotorilor.

Sunt descrise ISG - IFN stimulated genes, care sunt induse rapid, dupa 15-20 de min. de la

legarea ligandului. Aceste gene contin 2 tipuri de secvente conservate la nivelul promotorilor:

ISRE: IFN stimulated response element

GAS: gamma-IFN activation site.

In plus fata de IFN-y, alte eitokine de clasa I si II determina de asemenea dimerizarea

receptorilor lor.

Un element important al specificitatii citokinelor este determinat de specificitatea potrivirii

dintre citokine si receptorii lor. Un alt aspect al specificitatii citokinelor este reprezentat de

faptul ca fiecare particulara citokina (sau gmp de citokine redundante) induce transcriptia

unui subset specific de gene intr-un anumit tip de celula. Produsii acestor gene mediaza apoi

efecte tipice pentm acea citokina.

Specificitatea efectelor citokinelor poate fi urmarita prin intermediul a trei factori.

anumiti receptori pentm citokine declanseaza anumite cai JAK-STAT

activit atea transcriptionala a STAT activate este specifica deoarece un particular

homodimer sau heterodimer STAT va recunoaste doar anumite secvente si va putea

astfel interactiona numai cu anumiti promotori ai anumitor gene.

numai aceIe gene a caror expresie este permisa de un particular tip celular poate fi

activata in cadml acelei varietati celulare. Altf el spus, in orice tip celular , numai unuisubset de gene tinta ale unui particular STAT li se permite expr esia.

Antagonistii citokinelor sunt proteine care blocheaza (inhiba) activitatea biologica a

citokinelor.

Actioneaza in 2 moduri:

1. se leaga la un receptor pentm citokina si blocheaza accesul citokinei, d ar nu transmit

nici un semnal

2. se leaga la citokina si 0 inhiba.

Cel mai bine caracterizat inhibitor este IL-1 Ra = antagonistul receptomlui pentm IL-1, care

se leaga la receptor dar nu determina transmiterea unui semnal. Blocheaza in schimb legarea

adevaratului ligand. Joaca un rol in reglarea intensitatii raspunsului inflamator.

Multi antagonisti sunt gasiti in sange sau lichidele inter stitiale si rezulta prin clivarea

enzimatica a domeniului extracelular al receptomlui pentm citokine: IL-2, IL-4, IL-6, IL-7,

IFNy, TNF-a, TNF-~.

Cel mai bine caracterizat: sIL-2 R (receptor pentm IL-2 solubil), un fragment N terminal de

192 aa din lantul a, eu 0greutate de 45 kD, rezultat prin clivaj proteolitic. Este totodata un

marker al activarii cronice a limfocitelor T, asa cum apar de exemplu in autoimunitati, reactiide respingere a transplantului, SIDA. Acesta poate lega IL-2 si astfel impiedica interactiunea

acestei citokine cu receptoml membranar.

Unele vimsuri produc:

proteine care se leaga la citokine

proteine care seamana cu citokinele si se leaga la receptorii pentm citokine

De ex. poxvimsurile produc:

proteina solubila de legare a TNF



proteina solubila de legare a IL-l.

Ca urmare, deoarece atat IL-l cat si TNF au variate efecte in raspunsul inflamator , acesti

factori solubili actioneaza reducand sau chiar stop and procesul inflamator.

EBV produce 0 proteina IL-lO-like (v IL-lO) care suprima raspunsul mediat de limfocitele

TH1•

Moleculele produse de virusuri care mimeaza citokinele permit virusurilor sa manipuleze RI

astfel incat patogenul sa poata supravietui.

Limfocitele Th actioneaza prin intermediul citokinelor , iar cele doua populatii de limfocite

Th, 1si 2, produc seturi diferite de citokine. Acestea determina:

activarea (proliferarea ) populatiei care le-a produs

inhibarea activarii ~i dezvoltarii celeilalte populatii

Acest efect se nume~te cross-reglare (reglare incrucisata).De exemplu, IFNy (produs de Thl) inhiba preferential proliferarea Th2, in timp ce IL-4

(produs de Th2) actioneaza asupra M~ ~i celulelor dendritice, ceea ce va conduce la scarlerea

productiei de IL-12 (citokina foarte importanta pentru diferentierea limfocitelor Thl). In mod

similar , aceste citokine au efecte opuse si asupra unor celule tinta altele decat limfocitele T.

Astfel, IL-4 actioneaza asupra limfocitelor B. Rezulta comutare de clasa la IgG I, IgE

(~oarece) dar ~i inhibarea comutarii de clasa la IgG2a. IFN-y promoveaza in schimb

comutarea la IgG2a, dar inhiba IgG1si IgE.

Cross-reglarea explica de ce atunci cand productia de Ac este crescuta, raspunsul de tip

Hipersensibilitate IV (intarziata) este scazut ~i invers.

IL-4 conduce la inhibarea sintezei subunitatii ~ a IL-12Rc ~i limfocitele devin ne-responsive

la IL-12 ~i nu se pot diferentia in Thl. In schimb, IFNy determina cre~terea sintezei

subunitatii ~ a IL-12Rc ~i anuleaza efectele IL-4. Studiile moleculare care au analizat maniera

in care un anumit subset promoveaza propria expansiune, inhiband dezvoltarea subsetului

opus, au condus la doi factori transcriptionali, T-Bet si GATA-3. Expresia T-Bet conduce la

diferentierea in limfocite Thl si la supresia diferentierii in Th2. Expresia GATA-3 are efecte

opuse. In prezenta IFN-y, celulele isi amplifica expresia T-Bet si isi inhiba expresia GATA-3.

Acest proces dependent de IFN-yRiStat-l determina comutarea profilului de citokine catre

secretia de IFN-y. Pe de alta parte, un proces care implica IL-4R si Stat6 determina celula sa

produca IL-4 si alte citokine Th2. Mai mult decat atat, s-a aratat ca amplificarea expresiei T-Bet conduce la reprimarea expresiei GATA-3. In mod similar , expresia GATA-3 determina

inhibarea expresiei T-Bet.



rPN 13

]14

11 -5II

'v

P.r oIl 'lOM:5

T a 2

II

4 >

JlinmDte~'1 '1 £ 1

IL-lO nu pare sa fie un inhibitor direct allimfocitelor Thl, in schimb actioneaza asupra Mo,

M~ ~i determina:

scaderea expresiei MHC II - ca urmare nu pot activa limfocite Thl

scaderea productiei de oxid nitric

scaderea productiei de IL-l, IL-6, IL-8, GM-CSF, G-CSF, TNFa

Aceste efecte supresoare asupra macrofagelor conduc la diminuarea consecintelor biologice

ale activarii Thl.

Defectele retelei reglatorii complexe care controleaza expresia citokinelor conduc la 0serie de

afectiuni.

Infectiile cu bacterii Gram - (E.coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes,

Neisseria meningitidis): endotoxinele din peretele bacterian stimuleaza M~ ~i determina 0

seeretie crescuta de IL-l ~i TNF -a. La cateva ore apare ~ocul septic caracterizat prin: scaderea

tensiunii arteriale, febra, diaree, coagulare vasculara diseminata. Implicarea acestor citokine

face ca ele sa devina totodata si 0 tinta a terapiei, fiind preconizata administrarea de anticorpi

monoclonali blocanti, sau de IL-IRa (antagonist al receptomlui pentm IL-l).Unele microorganisme secreta toxine care sunt super-Ago Acestea sunt ata~ate la MHC II in

afara cupei ~i sunt recunoseute doar de V [ 3 al TCR, deci de un numar crescut de limfocite Th

care poseda acela~i domeniu V [3 . Astfel, un superAg poate activa pana la 25% din toate

limfocitele Th ale organismului. Ca urmare, cantitatea de citokine eliberata este foarte mare.

Exemple: TSTI (Toxic Shock Syndrome Toxin) - produsa de Staphylococcus aureus

Exotoxina pirogenica - produsa de Streptococcus pyrogenes

MAS = Mycoplasma Arthritidis Supernatant

Anormalitati ale productiei de citokine au fost observate si intr-o serie de neoplazii, nu doar

limfoide sau mieloide, ci si ale unor organe solide. 0 secretie crescuta de IL-6 este observata

in mixomul cardiac, in neoplasmele col uterin si de vezica urinara, preeum si in

plasmocitoame si mieloame, in acest ultim caz IL-6 exercitand si un efect de stimulare

autoerina.

Boala Chagas este produsa de Trypanosoma cruzii (protozoar) si este caracterizata de 0severa

supresie a imunitatii. Capaeitatea T cruzi de a induce imunusupresia poate fi demonstrata in

vitro prin cultivarea limfocitelor T cu T. cruzii urmata de stimularea eu mitogeni, care nu vor



mai produce proliferarea limfocitelor. T cru zii determina 0 seadere dramatica (~90%) a

sintezei subunitatii e x , IL-2R , probabil prin intermediul unui f actor solubil

Progresia anumitor afectiuni depinde de balanta citokinelor Thl/Th2. Un exemplu bine studiat

la om este lepra, al car ei agent etiologic este Mycobact erium leprae , 0 bacterie intracelularacare poate supravietui in fagosomii macrofagelor. In lepra, exista un spectru de raspunsuri

clinice, cu 2 forme distincte, la cele doua extremitati ale spectrului: lepra tuberculoida si lepra

lepromatoasa.

In lepra tuberculoid a, raspunsul predominant este de tip celular , cu formarea de granuloame si

distrugerea majoritatii patogenilor. Relativ putini patogeni raman cantonati in tesuturi. Desi

pielea si nervii sunt afectate, lepra tuberculoida progreseaza lent si pacientii supravietuiesc.

In lepra lepromatoasa, raspunsul imun celular este deprimat si favorizat eel umoral,

ajungandu-se la hipergammaglobulinemie. Bacteriile sunt diseminate in macrofage, ajungand

pana la 1010/gram de tesut. Lepra lepromatoasa progreseaza catre 0 infectie diseminata a

oaselor si cartilajelor, cu leziuni intinse ale nervilor.Dezvoltarea unei forme sau alta de lepra depinde de balanta Thl/Th2. In forma tuberculoida

pre domina raspunsul de tip Thl, caracteristic hiper sensibilitatii de tip intarziat, cu 0secretie

crescuta de IL-2, IFN-y si TNF-~. In eea lepromatoasa, predomina raspunsul de tip Th2, eu 0

secretie inalta de IL-4, IL-5. Acest profil al citokinelor explica imunitatea celulara scazuta si

productia crescuta de anticorpi.

Virusul Epstein-Barr produce vIL-IO (IL-IO viral, 0substanta IL-lO-like), care are tendinta sa

suprime activit atea Thl prin cross-reglare. S-a s peculat ca in aceasta maniera, EBV raspunsul

imun mediat celular , conf erindu-si astfel un avanta j in f ata SI.

M O l il o ,," l b n a! 1 antibody

against 1r Nf·ct r ece ptor

Antivir al eytdki 'l1 i:

tn te rlau ld 1 1 1 111(UA 1), a

hemilto poi.e bc c)tok ine

IEr ytf !lopoietil il! j,emalo po iet le

C} 'tokine)

He patit js B

Hai",e;.ellleuli.:.emia

Kaf lGsr 's sar colillS

He patitisC

Melanoma

MUlt j plesd er osis

Chronic gmnufomatQusdiseas~ {eGD}

Osteo petr osis

Stimulates prod uEtiOlil IDIineutro phils

R illd :u.mionof im~tia<n inc,sncer patients

treated with chel:nmher :aPJ

Stiltlttlates prcod uEtiol1lof m}leloid ceUs af ter

bOmlH!nalTm'l' tr am;:, plilntaticlll

Stimulates produ.miol1 of p4atelets

[ntaferon 1 3 .

A-ctimmUI1 lE

Antivlr alC'Yt0'ki:ne

[nter fer on"f

Documents

Curs 10 Imuno.pdf