Un sistem imunitar funcțional este esențial pentru supraviețuire, dar chiar și mecanismele sofisticate de apărare, celulare și moleculare, ale răspunsului imun al mamiferelor pot fi înfrânte, practic la fiecare pas, de agenți patogeni. În competiția dintre protecția imunitară și invazia agenților patogeni, agenții patogeni au niște avantaje esențiale: o evoluție mai rapidă datorită duratei lor mai reduse de „viață”, o populație numeroasă și, adeseori, rate de mutație mai mari. Ca urmare, agenții patogeni și-au dezvoltat o gamă variată de mecanisme de evadare imună.
De exemplu, bacteria Streptococcus pneumoniae (care provoacă pneumonie și meningită) se înconjoară cu o capsulă care împiedică fagocitele să o înghită și apoi să prezinte un antigen sistemului imunitar adaptiv. Bacteria Staphylococcus aureus (care provoacă infecții ale pielii, abcese și meningită) sintetizează o toxină numită leucocidină care ucide fagocitele după ce acestea o înghit. Alți agenți patogeni pot, de asemenea, obstrucționa sistemul imunitar adaptiv. Virusul HIV infectează celulele TH folosindu-și moleculele de suprafață CD4, ducând la epuizarea treptată a numărului de celule TH din corp (Figura 14.1). Acest fapt inhibă abilitatea sistemului imunitar adaptiv de a genera răspunsuri eficiente la infecții sau tumori. Ca urmare, persoanele infectate cu HIV suferă adesea de infecții care nu ar îmbolnavi persoanele cu sisteme imune sănătoase, dar care pot provoca boli devastatoare persoanelor cu imunitatea compromisă.
Răspunsurile inadecvate ale celulelor imune și ale moleculelor, în sine, pot să perturbeze buna funcționare a întregului sistem, ducând la o deteriorare a celulelor gazdă care poate deveni fatală.
Figura 14.1: O cultură de HIV (verde) înmugurind dintr-o limfocită (roșu) (credit: modificare a unei lucrări produsă de Cynthia Goldsmith, CDC; date scalate de Matt Russell).
Imunodeficiența
Imunodeficiența este un eșec, o insuficiență sau o întârziere a răspunsului sistemului imunitar; ea poate fi dobândită sau moștenită. Imunodeficiența permite agenților patogeni sau celulelor tumorale să se stabilească și să se replice, sau să prolifereze la niveluri suficient de ridicate încât sistemul imunitar să fie copleșit. Imunodeficiența poate fi dobândită ca urmare a: infecției cu anumiți agenți patogeni care atacă înseși celulele sistemului imunitar (cum ar fi HIV), expunerii chimice (inclusiv anumite tratamente medicale precum chimioterapia), malnutriției sau stresului extrem. De exemplu, expunerea la radiații poate distruge populațiile de limfocite și poate crește susceptibilitatea unui individ la infecții și cancer. Rar, pot apărea imunodeficiențe primare de la naștere. De exemplu, boala imunodeficienței combinate severe (SCID) este o afecțiune cu care copiii se nasc fără celule B sau T funcționale.
Hipersensibilitatea
Hipersensibilitatea este un răspuns imun inadaptat la substanțe străine inofensive sau auto-antigeni, care apare după sensibilizarea țesuturilor. Există trei tipuri de hipersensibilitate: imediată, întarziată și autoimună. O mare parte din populația umană este afectată de unul sau mai multe tipuri de hipersensibilitate.
Alergii
Reacția imună care rezultă dintr-o hipersensibilităte imediată, prin care un răspuns imun mediat de anticorpi apare la câteva minute după expunerea la un antigen de obicei inofensiv, se numește alergie. În Statele Unite, 20 la sută din populație prezintă simptome de alergie sau astm, în timp ce 55 la sută testează pozitiv împotriva unuia sau mai multor alergeni. În timpul expunerii inițiale la un potențial alergen, un individ alergic își sintetizează anticorpii în felul următor: celulele prezentatoare de antigen (APC) prezintă celulelor TH antigenul procesat, după care celulele TH stimulează celulele B să producă anticorpi. Moleculele de anticorpi interacționează cu mastocitele încorporate în țesuturile conjunctive. Acest proces inițiază sau sensibilizează țesutul. La expunerea ulterioară la același alergen, moleculele de anticorpi de pe mastocite se leagă de antigen și stimulează mastocitele să elibereze histamine și alte substanțe chimice inflamatorii; acești mediatori chimici recrutează apoi un tip de celule albe din sânge numite eozinofile, care sunt adaptate pentru a răspunde la paraziți (precum viermii) (Figura 14.2). Apoi eozinofilele eliberează factori care cresc răspunsul inflamator și sporesc secrețiile mastocitelor.
Efectele unei reacții alergice variază de la simptome ușoare, cum sunt strănutul, mâncărimea și ochii apoși, până la reacții severe sau chiar periculoase pentru viață, cum sunt: urticaria (mâncărimea intensă), constricția căilor respiratorii cu insuficiență respiratorie severă și scăderea tensiunii arteriale cauzată de dilatarea vaselor de sânge și pierderea de lichid din sistemul circulator. Această reacție alergică extremă apare, de obicei, ca răspuns la un alergen introdus în sistemul circulator și este cunoscută sub numele de șoc anafilactic. Antihistaminele sunt un instrument insuficient împotriva șocului anafilactic. Dacă nu este tratat imediat cu epinefrină pentru a contracara tensiunea arterială și dificultățile de respirație, șocul anafilactic poate fi fatal.
Hipersensibilitatea întârziată este un răspuns imun mediat celular care durează, aproximațiv, una sau două zile după expunerea secundară până la reacția maximă. Acest tip de hipersensibilitate este legat de răspunsul inflamator mediat de citokine TH1 și poate provoca leziuni de țesut locale sau dermatite de contact (erupții cutanate sau iritații ale pielii). Hipersensibilitatea întârziată apare la unii indivizi ca răspuns la contactul cu anumite tipuri de bijuterii sau produse cosmetice. Hipersensibilitatea întârziată facilitează răspunsul imun la iedera otrăvitoare și este, de asemenea, motivul pentru care testul cutanat la tuberculină are ca rezultat, în cazul persoanelor expuse anterior la bacteria Mycobacterium tuberculosis (organismul care cauzează tuberculoza), inflamarea unei mici regiuni în jurul locului injecției.
Figura 14.2: În timpul primei expuneri la un alergen, celulele plasmatice sintetizează un tip de anticorpi ca răspuns la un antigen inofensiv. Acești anticorpi se leagă de mastocite iar la expunerea secundară mastocitele eliberează histamine și alți modulatori care provoacă simptomele de alergie (credit: modificarea unei lucrări produsă de NIH).
Autoimunitatea
Autoimunitatea este un tip de hipersensibilitate la auto-antigeni care afectează aproximativ cinci la sută din populație. Majoritatea tipurilor de autoimunitate implică răspunsul imun umoral. Un anticorp care își marchează în mod necorespunzător componentele proprii ca străine este denumit auto-anticorp. La pacienții cu miastenia gravis, o boală autoimună, receptorii celulelor musculare care induc o contracție ca răspuns la acetilcolină sunt vizați de anticorpi. Rezultatul este o slăbiciune musculară care poate duce la dificultăți considerabile în exercitarea funcției locomotorii. În cazul bolii lupus eritematos sistemic, un răspuns difuz pe bază de auto-anticorpi la propriul ADN și la propriile proteine poate conduce la diferite boli sistemice (Figura 14.3). Boala lupus eritematos sistemic poate afecta inima, articulațiile, plămânii, pielea, rinichii, sistemul nervos central sau alte țesuturi, provocând leziuni ale țesuturilor prin legarea anticorpilor, recrutarea proteinelor de complement, liza celulară (explozie) și inflamația.
Figura 14.3: Lupusul eritematos sistemic se caracterizează prin autoimunitate față de ADN-ul și/sau proteinele proprii ale unui individ, ceea ce duce la diferite disfuncții ale organelor acestuia (credit: modificarea unei lucrări produsă de Mikael Haggstrom).
Autoimunitatea se poate dezvolta în timp și cauzele sale ar fi înrădăcinate în fenomenul de imitare moleculară, prin care o moleculă are o formă suficient de asemănătoare cu o altă moleculă încât ambele să se poată lega de aceiași receptori imuni. Anticorpii și receptorii de celule T se pot lega de auto-antigeni care sunt similari din punct de vedere structural cu antigenii patogeni. De exemplu, infecția cu bacteria Streptococcus pyogenes (care provoacă streptococul gâtului) poate genera anticorpi sau celule T care reacționează cu mușchiul inimii, care are o structură similară cu suprafața bacteriei S. pyogenes. Acești anticorpi pot deteriora mușchii inimii prin atacuri autoimune, ducând la febră reumatică. Diabetul zaharat insulino-dependent (tip 1) apare ca urmare a unui răspuns inflamator TH1 distructiv împotriva celulelor pancreatice producătoare de insulină. Pacienții cu această autoimunitate trebuie tratați regulat cu injecții cu insulină.
Referințe:
- Fowler, Samantha, et al. Concepts of Biology. OpenStax College, Rice University, 2013. Download for free at: https://openstax.org/details/books/concepts-biology.