CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

Celule prezentatoare de antigen (APC)

Definitie = celule ce joacă un rol esenţial în iniţierea în organele limfoide secundare (ggl limfatici, splină) a unor răspunsuri imune, fie umorale, fie celulare faţă de Ag timodependente.

Ag timodependente- participă doar în iniţierea răspunsurilor imune- răspunsurile imune se desfăşoară doar în organele limfoide secundare- condiţia de bază în declanşarea răspunsurilor imune constă în stimularea de către

Ag inductor a limfocitelor efectorii- limfocite efectorii: Limfocite B, Limfocite Tc

- activarea limfocitelor efectorii NU se realizează niciodată per primam, ci activarea lor se realizează prin parcurgerea a mai multe etape => răspunsurile imune ce apar sunt procese multifazice

Etapele de principiu ale răspunsurilor imune faţă de Ag timodependente1. Acumularea intravasculară a Ag declanşatoare- ele se pot acumula în diverse ţesuturi

Laura & Daniel 1

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

- ele pot proveni din sursă externă (Ag exogene) dacă străbat barierele dintre mediu şi organism (ţ. cutanat, epiteliu digestiv, epiteliu respirator)

- sau din sursă endogenă (eliberate ca urmare a generării unor procese autoimune, Ag tumorale care se pot acumula ca urmare a eliberării lor de către celulele tumorale – Ag eliberate la distanţă foarte mare de ţesutul ţintă, ele sunt lansate în circulaţie şi ulterior pot difuza extravascular cu acumulare în ţesuturi şi organe)

- limfocitele efectoare pot fi localizate:- în circulaţie- în organele limfoide, unde sunt prezente majoritatea clonelor de LB şi LT

- Ag NU poate activa limfocitele circulante- LB circulante NU pot fi activate pentru că obişnuit ele NU difuzează extravascular- LTc pot trece extravascular, dar NUMAI în condiţii speciale (dacă ele sunt celule

cu memorie imunologică)- Ag pot activa limfocitele din organele limfoide (ggl, splină). Ele ajung acolo ca

urmare a faptului că sunt preluate şi transportate acolo de APC

2. Transportul Ag declanşatoare de la nivelul ţesuturilor către organele limfoide de către APC

- APC se localizează în organele limfoide şi aici încep să prezinte pe membrana lor Ag transportat până la acest nivel

3. Prezentarea Ag

4. Cooperarea dintre APC şi - LB => RIU - LTc => RIC

5. Activarea limfocitelor efectorii în cadrul cooperării celulare

APC- în funcţie de profilul lor funcţional se împart în două categorii:1. APC profesionale

a. Macrofageleb. Celule dendriticec. Limfocite B

2. APC ocazionalea. Neutrofileleb. Celulele endotelialec. Unele celule epidermice

1. APC profesionaleA. Macrofagele- celule produse de măduva hematogenă, ce lansează în circulaţia sistemică

elemente tinere sub formă de monocite- acestea, după un foarte scurt tranzit intracirculator (24-36h), trec în diverse

ţesuturi şi organe, fiind atrase sub acţiunea unor factori chemotactici

Laura & Daniel 2

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

- în final => macrofage care devin macrofage activate- ajunse în stadiul de macrofag activat pot îndeplini funcţia de APC- funcţia de APC trece obligatoriu prin 5 etape:

1) Captarea Ag declanşatoare macrofagele captează de regulă NUMAI Ag corpusculare (bacterii,

virusuri, mici paraziţi). NU capteză Ag solubile. Macrofagele captează Ag corpusculare aflate în 2 stări: opsonizate (mai frecvent) şi neopsonizate.

captarea e un proces mediat receptorial

Opsoninele = factori imunologici solubili care învelesc sau tapetează Ag corpusculare şi favorizează captarea Ag de APC

Există 2 opsonine de importanţă: - C3b a complementului (fragment rezultat din activarea factorului C3 al complementului). Ea e pusă în libertate în urma funcţionării continue a căii alterne a complementului. C3b are ca particularitate faptul că se ataşează de orice membrană NON-SELF => depunerea ei pe suprafaţa bacteriei. Macrofagele captează foarte uşor aceste bacterii pentru că dispun pe suprafaţa lor de receptori ce pot angaja legături cu componenta C3b a complementului (CR)- IgG se depun pe suprafaţa bacteriilor ca urmare a recunoaşterii determinantului Ag de suprafaţă. IgG angajează legături cu ei prin

Laura & Daniel 3

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

intermediul capătului Fab al IgG. Astfel IgG proemină în lichidul interstiţial prin capătul Fc. Macrofagele pot angaja foarte uşor aceste legături prin Fc al IgG (au receptori pt Fc al IgG = receptori FcγR)

Mai putin eficient pot fi captate şi Ag neopsonizate ca urmare a faptului că macrofagele au receptori pe suprafaţă capabili să recunoască unele oligozaharide prezente în peretele Ag (fucozil, manozil). Aceşti receptori se numesc F/M-R.

Cei mai importanţi receptori sunt CR si FcγR (receptori opsoninici)

captarea e un proces imunologic specific. Macrofagele, prin receptorii de suprafaţă NU vin niciodată în contact direct cu determinanţii Ag de suprafaţă ai bacteriilor => proces imunologic specific.

2) Endocitarea Ag captate- se realizează ca urmare a emiterii de pseudopode şi constituirea unor

vacuole- e un proces înalt consumator de energie

3) Prelucrare/procesare Ag endocitate, mai ales în compartimentul lizozomal

- aici se realizeză fragmentarea Ag nativ, scindarea lui cu generare a numeroase fragmente ce poară denumirea de epitopi

- din mai mulţi epitopi, macrofagele realizează selecţia epitopilor imunodominanţi (cei mai capabili de declanşarea unui răspuns imun)

4) Conservarea unei mici părţi din epitopii imunodominanţi în anumite subsectoare ale macrofagului

- ea e importantă pentru că din cantitatea conservată ulterior macrofagul va elibera mici cantităţi de epitopi, ceea ce conduce la întreţinerea în timp a răspunsului imun

5) Cuplarea majorităţii epitopilor imunodominanţi în moleculele MHC => în final complexe MHC-epitopi şi prezentarea Ag

- complexele MHC-epitopi sunt prezentate pe membrana macrofagelor- prezentarea se realizeză în cuplu cu moleculele MHC I, MHC II- epitopii sunt prezentaţi către Limfocitele TH. Ele cunosc doar epitopii

care sunt prezentaţi în complex cu MHC II- din totalul macrofagelor:

periferice – 75% pot sintetiza MHC II splenice – 50% pot sintetiza MHC II hepatice – 25% pot sintetiza MHC II

- dacă macrofagele elaborează şi MHC I şi MHC II => ele sunt implicate în generarea unor răspunsuri imune

- dacă ele produc doar MHC I NU sunt implicate în generarea de răspunsuri imune, ele participă în reacţii inflamatorii

- cele mai importante etape pentru funcţia de APC sunt prima şi a cincea- funcţia de APC e condiţionată de receptorii de suprafaţă şi de producerea

de MHC IIFuncţia de ansamblu a macrofagelor

Laura & Daniel 4

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

- transportul Ag tisulare prin limfaticele aferente către ariile timodependente (populate de Limfocitele TH) ale organelor limfoide secundare. Aceste arii sunt reprezentate de zona paracorticală în ggl limfatici şi de PALS intern în splină (PALS = stratul limfoid periarterial intern)

B. Celulele dendritice- celule produse de măduva hematogenă ce au ca principală caracteristică

morfologică faptul că în condiţii de repaus prezintă prelungiri citoplasmatice sau pseudopode

- pseudopodele au 3 caracteristici:o sunt numeroase sau foarte numeroaseo sunt fine, efilateo sunt lungi, depăşesc de 4 – 5 ori diametrul celulei propriu-zise

- seamănă morfologic cu celulele dendritice din SNC- îndeplinesc funcţie de APC pentru că:

o în general dispun de receptori de captare (CR, FcγR)o în general ele elaborează molecule MHC

- ele NU reprezintă o clasă omogenă, ci una foarte heterogenă atât morfologic, cât şi funcţional

- se disting 6 clase distincte, împărţite în 3 clase mai mari (vezi tabel)o Nelimfoide

1. CD Langerhans- distribuite în ţesutul cutanat (limita dermo – epidermică) unde formează un strat

celular aproape continuu; submucoasa bucală; submucoasa tractului digestiv; submucoasa şi mucoasa colului uterin

- aspect atipic dendritic. Ele sunt celule stelate (prezintă pseudopode puţine şi groase)

- ele dispun de receptori CR, FcγR din abundenţă, însă NU elaborează MHC II- funcţia lor: transportă Ag de la nivelul ţ. cutanat sau alte locaţii către ariile

timodependente ale organelor limfoide secundare. Prezintă Ag către LTH

2. CD Interstiţiale- ele sunt distribuite ubicuitar la nivelul interstiţiilor celulare- au aspect morfologic atipic dendritic (sunt stelate)- seamănă cu CD Langerhans. Prezintă receptori opsoninici, dar NU elaborează

MHC II- ele transportă Ag tisulare către ariile timodependente ale organelor limfoide

secundareo Limfoide

3. CD Interdigitate- sunt distribuite NUMAI în ariile timodependente ale organelor limfoide secundare- sunt celule tipic dendritice- ele sunt cele mai mari producătoare de MHC II, însă NU au receptori de captare

Ag (CR, FcγR)4. CD Foliculare

Laura & Daniel 5

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

- pentru că sunt prezente în foliculii limfoizi (aglomerări de limfocite B). Ele sunt în zone bursodependente: cortexul ganglionar, respectiv PALS extern a splinei

- expun pe suprafaţa lor în cantităţi enorme receptori de captare (CR, FcγR). NU elaborează MHC II

- joacă un rol important în concentrarea în zone bursodependente a Ag declanşatoare, ceea ce favorizează recunoaşterea Ag de Limfocitele B. Ele au o funcţie de filtru celular

o Circulante5. CD Sangvine

- prezente NUMAI în circulaţie, dar în număr mic (sub 0,1% din totalul PMN)- NU dispun de nici una din categoriile de molecule prezente pe suprafaţă

6. CD Văluroase- celule aplatizate care prezintă pe flancuri oscilaţii sau ondulaţii ale membranei- sunt prezente NUMAI în limfă- NU dispun de nici un fel de receptori şi nici NU elaborează molecule de MHC II

CD CR FcγR MCH IINelimfoide(intratisulare)

CD Langerhans +++ +++ ―CD Interstiţiale +++ +++ ―

Limfoide CD Interdigitate ― ― +++++CD Foliculare +++++ +++++ ―

Circulante CD Sangvine ― ― ―CD Văluroase ― ― ―

Laura & Daniel 6

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

Se consideră că aceste 6 tipuri de celule NU reprezintă entităţi morfologice în sine, ci toate provin dintr-o singură celulă progenitoare, care în funcţie de ariile pe care le traversează, îşi modifică aspectul morfologic, de aceea discutăm despre traficul şi filiaţia celulei dendritice.

Măduva osoasă lansează celule dendritice în circulaţie, apoi ele trec în ţesuturi şi organe.

De asemenea din circulaţie trec în ggl locoregionali. Se consideră că parenchimul ggl prezintă la exterior o zonă – cortex – bursodependentă, iar la interior o zonă – paracortex – timodependentă.

În splină ajung prin arteriola centrală. În jurul ei se află pulpa albă. Ea e populată de leucocite. În jurul pulpei albe se află pulpa roşie. Pulpa albă e alcătuită din 3 manşoane concentrice:

a. PALS intern (timodependentă)b. PALS extern (bursodependentă)c. Zona marginală

Iniţial sunt produse CDS, care sunt ovalare. Ele pot urma 2 traficuri:1. traficul intratisular

a. ţesut cutanat- aici îşi modifică aspectul morfologic (devin stelate) = CD Langerhans- ele prezintă pe suprafaţă receptori de captare Ag (CR, FcγR) prin care pot capta

diverse Ag- apoi se activează şi încep să migreze, transportând Ag- ele iau calea limfaticelor aferente către ggl locoregionali- în limfă ele îşi modifică aspectul în CD Văluroase şi pătrund în ggl locoregionali,

unde se stabilesc NUMAI în paracortex- aici îşi modifică aspectul în celule tipic dendritice (CD Interdigitate). Ele produc

MHC II prin care prezintă Ag către TH, care se inclavează printre prelungirile lor => activare TH cu declanşarea răspunsului imun

b. organe somatice - aici îşi modifică aspectul şi devin stelate (CD Interstiţiale)- funcţie de captare Ag (prezintă CR, FcγR)- ele se activează şi pot urma 2 tipuri de traficuri:

calea limfaticelor aferente se transformă în CD Văluroase şi sub această formă Ag e transportat în ggl locoregionali, unde ele se transformă în CD Interdigitate

calea antidromică şi reintră în circulaţie, se transformă din nou în CD Sangvine. Sub această formă pătrund în splină, luând calea arteriolei centrale şi se fixează în PALS intern, unde se transformă morfologic în CD Interdigitate şi prezintă Ag către LTH

2. traficul limfoid- CD Sangvine pot pătrunde direct în organele limfoide

în ggl, unde se opresc în cortex, luând aspectul de CD Foliculare în splină, prin arteriola centrală şi se fixează în PALS extern, unde

devin CD Foliculare

C. Limfocitele B

Laura & Daniel 7

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

- pot funcţiona ca APC pentru că prezintă pe suprafaţa lor receptori de captare Ag (CR, FcγR şi BCR)

- BCR captează Ag solubile- În anumite etape LB pot elabora şi expune molecule MHC II

Moleculele prezentatoare de Ag (MHC I şi MHC II)

1. MHC I

- distribuite ubicuitar, pe membrana tuturor celulelor, cu excepţia eritrocitelor şi a trombocitelor

- sunt heterodimeri, formaţi din 2 lanţuri diferite, dar asociate între ele, orientate cu capetele N-terminale în afara celulei şi cele C-terminale în interior. Ele se notează cu α şi β.

α e un lanţ mare, cu GM de aproximativ 40-45 kda, β are GM de aproximativ 12 kda (β2 microglobulină)

o lanţul α- foarte lung, NU este liniar- el e constituit din 3 bucle (domenii), tăiate prin punţi sulfurice intracatenare- buclele sunt formate din 100-110 aa- cele 3 domenii se notează cu α1, α2, α3 - α1, α2 sunt constituite din secvenţe de aa variabile sau extrem de variabile (domenii

polimorfe). Ele sunt poziţionate faţă în faţă şi constituie o cavitate de dimensiuni mici = situs de prezentare a Ag

- α3 au o structură constantă pe toate celulele unui individ. E considerat un Ag self- la acest lanţ se asociază lanţul β

o lanţul β- poziţionat extracelular- realizează legături covalente cu α3 - are structură constantă la toţi indivizii aceleiaşi specii

Funcţiile MHC I:- prezentarea Ag endogene- responsabile prin α3 de declanşarea reacţiilor de respingere a grefelor de ţesuturi şi

organe- cooperarea dintre APC, pe suprafaţa cărora se poate află, şi LTc sau LTS. În timpul

cooperării dintre ele se angajează legături prin MHC I cu un contraligand prezent pe membrana LTc şi LTS (el se numeşte CD8). Angajează legături cu domeniul α3.

Laura & Daniel 8

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

2. MHC II

- distribuite restrâns (pe membranele celulelor participante la răspunsurile imune: APC, LB sau LT)

- sunt heterodimeri, formaţi din 2 lanţuri cu GM apropiatăα – GM 32-34 kdaβ – GM 27-28 kda

- lanţurile sunt organizate în bucle sau domenii. Pe fiecare lanţ există 2 domenii (α1, α2, β1, β2), dinspre capătul N-terminal spre cel C-terminal.

- α1, β1 au structură variabilă sau hipervariabilă (domenii polimorfe). Ele sunt poziţionate faţă în faţă, se ondulează => o cavitate = situs prezentator de Ag

- α2, β2 sunt domenii monomorfe

Funcţiile MHC II:- prezentarea Ag exogene (provenite prin fagocitare)- pot avea o contribuţie la declanşarea unor reacţii de respingere a grefelor (α2)- cooperare APC şi LTH => legături între MHC II şi un contraligand prezent tipic pe

TH (CD4) => legături CD4- α2

Laura & Daniel 9

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

Mecanismele prezentării selective a Ag de către moleculele MHC

a. MHC I - prezintă Ag endogene (provenite din citoplasma APC). La origine ele sunt

proteine citoplasmatice ce pot fi autoantigene, Ag tumorale, Ag rezultate din metabolizarea bacteriilor cu habitat intracelular, din diverse categorii de virusuri ce colonizează citoplasma

- proteinele trebuiesc prelucrate => un compartiment enzimatic (proteozomi = materiale enzimatice non-lizozomale, constituite din unităţi sub formă de inel – 4 – α la exterior şi β la interior). α au rol imunoreglator, iar β sunt unităţi enzimatice ce conţin diverse tipuri de endopeptidaze

mici fragmente peptidice = epitopi. Ei vor fi translataţi din citoplasmă în RER, unde se elaborează moleculele MHC I

- translarea NU se face prin difuziune, ci prin sisteme transportoare ce se numesc TAP1/2 (transportorul asociat prezentării Ag)

- proteozomii sunt ancoraţi la TAP prin intermediul unor proteine de legătură LMP (low mass proteins) şi sunt 2 varietăţi: LMP-2 (2 kda) şi LMP-7 (7 kda)

- epitopii sunt încărcaţi pe MHC I, care sunt eliberaţi iniţial ca lanţuri individuale (Iα şi Iβ). Ele se asociază => molecule MHC I (dar lanţurile NU au afinitate mare între ele). Ele sunt solidarizate ca urmare a asocierii unor chaperine (CALNEXINA). Încă NU e capabil să fixeze epitopii. Cea de-a doua chaperină îi dă capacitatea aceasta. Ea induce modificări conformaţionale în α, soldate prin deschiderea largă a situsului pentru prezentarea Ag (CALRETICULINA) – CR5 permite ataşarea complexului la sistemul TAP (creşte afinitatea Iα pentru tapsină,

Laura & Daniel 1

CURS 2 – Celule prezentatoare de antigen

care leagă MHC I la sistemul TAP) => epitopii sunt încărcaţi şi complexul MHC I e adus la suprafaţă, iar epitopii vor fi recunoscuţi de LTc sau LTS.

b. MHC II - 2 lanţuri IIα şi IIβ, aflate în RER. La ele se asociază lanţul IIi(inhibitor). Prin

capătul N-terminal el obturează situsul pentru prezentarea Ag al acestor molecule => epitopii NU pot fi încărcaţi pe MHC II. Când se cuplează sunt translate în endozomi.

- în endozomi: lanţul IIi: se îndepărtează capătul C-terminal, el rămânând ataşat prin capătul N terminal (CLIP – peptidul inhibitor divizat prin clivaj)

- lanţul CLIP e îndepărtat => situsul prezentator de Ag devine liber => moleculele pot fixa epitopii rezultaţi prin calea endocitară (fagocitoză)

- la încărcare moleculele sunt aduse la suprafaţă şi epitopii prezentaţi vor fi recunoscuţi doar de LTH

Laura & Daniel 1