Sistemul imunitar a evoluat si s-a complexat structural si functional, in conditiile presiunii selective permanente pe care o exercita agentii infectiosi, ce tind sa invadeze, sa colonizeze si sa se multiplice in tesuturi. Structura sistemului imunitar este o reflectare directa a interactiunilor sale cu diversitatea agentilor infectiosi care-l stimuleaza. Cele doua forte opozante s-au modelat reciproc, intr-un conflict constant. Gazdele care nu neutralizeaza agentul infectios sunt sortite mortii, iar cele care supravietuiesc sunt mai bine adaptate sa reziste infectiilor ulterioare. v3n4nl
Raspunsul imun fata de un microorganism sau fata de un virus este foarte complex, comparativ cu raspunsul imun fata de un antigen macromolecular, datorita complexitatii lor antigenice. Cele mai simple virusuri induc sinteza anticorpilor cu cateva specificitati distincte, iar parazitii pluricelulari au pe suprafata lor, un numar nedefinit de antigene diferite. Celulele bacteriene ocupa o pozitie intermediara, atat in privinta complexitatii structurale cat si a heterogenitatii antigenelor. Fiecare tip structural de molecula poate sa contina cativa epitopi diferiti sau repetitivi.
Problema heterogenitatii antigenice a virusurilor si bacteriilor patogene este importanta nu numai din punct de vedere teoretic, ci este esentiala pentru aspectul practic al vaccinarii, deoarece exista riscul stimularii raspunsului imun fara eficienta protectoare. Consecinta stimularii unui raspuns imun ineficient poate fi agravarea maladiei infectioase sau chiar activarea mecanismelor patogenitatii autoimune.
Evaluarea imunogenitatii moleculelor structurilor suprafetei virusurilor si bacteriilor este dificila, deoarece o molecula in solutie poate avea o alta configuratie a epitopilor decat in ansamblul structural nativ. Diferenta deriva din raporturile sale spatiale cu moleculele vecine, pe suprafata agentului infectios. Din aceasta cauza, raspunsul imun al organismului, la stimularea cu un agent patogen, ramane un domeniu de studiu practic nelimitat. O alta complicatie este consecinta faptului ca specificitatea antigenica a unor molecule este, uneori, variabila de la o tulpina la alta, atat la virusuri cat si la bacterii. Raspunsul imun trebuie sa contracareze nu numai diversitatea antigenelor la care este expus, ci trebuie sa gaseasca solutia de raspuns, pentru variatia biochimica a unei structuri, la diferite tulpini de microorganisme.
RASPUNSUL IMUN SPECIFIC ANTIINFECTIOS
Raspunsul imun antibacterian si antiviral are atat o componenta humorala cat si una celulara. Prevalenta unuia sau altuia dintre cele doua compartimente este diferita in functie de natura agentului infectios. De cele mai multe ori, predomina raspunsul imun mediat humoral, iar in cazuri mai rare (de exemplu, infectia cu M. tuberculosis sau cu M. leprae) este preponderent raspunsul imun mediat celular.
Raspunsul imun fata de diferite antigene ale agentilor patogeni are grade variate de protectie antiinfectioasa, in functie de natura agentului, de gradul sau de virulenta si de natura raspunsului imun pe care-l initiaza. Uneori, raspunsul imun antiinfectios este putin benefic pentru gazda sau este chiar detrimental, din diferite cauze:
-raspunsul imun este orientat fata de componente moleculare neesentiale ale agentului infectios. Stimularea antigenica activeaza un raspuns imun ineficient. Anticorpii nu au efect neutralizam al infectiozitatii, pentru ca structurile de care se leaga specific nu constituie situsuri critice ale agentului patogen (de exemplu, anticorpii antiflagelari, care in vitro determina aglutinarea, in vivo au o eficienta mai scazuta, limitata la imobilizarea celulelor bacteriene);
-raspunsul imun poate produce leziuni mai puternice si mai extinse decat insusi agentul infectios. Infectia propriu-zisa produce leziuni minime, dar activarea imunitatii mediate celular amplifica leziunile tisulare si grabeste evolutia procesului infectios (de exemplu, leziunile consecutive infectiei cu virusul corio-meningitei limfocitare la soarece si liza hepatocitelor infectate cu virusul hepatiei B umane).
Componentele structurale antigenice ale unui agent infectios, care stimuleaza un raspuns imun protector se numesc situsuri critice sau structuri imunodominante.
Un raspuns imun eficient (protector) trebuie sa aiba ca rezultat final, lezarea structurii peretelui bacterian, fungic sau a invelisului viral, prin actiunea combinata a anticorpilor si a proteinelor complementului.
Structura antigenica a celulei bacteriene
Multe molecule bacteriene moduleaza activitatea sistemului imunitar, avand ori un efect stimulator (adjuvant), ori diminua reactivitatea imunitara. Ele modifica raspunsul celulelor imunitare competente, prin mecanisme de semnalizare. De aceea se numesc molecule imunomodulatoare. Efectele lor realizeaza un echilibru complex intre mecanismele de recunoastere si neutralizare a antigenelor si virulenta bacteriana. Imunomodulatorii pot avea efecte asupra limfocitelor T, B si asupra macrofagelor, similare cu cele produse de citochine.
Imunomodulatorii cu activitate mitogenica, induc activarea policlonala a limfocitelor T si B, care se deosebeste de activarea specifica. Rezultatul este sinteza anticorpilor cu specificitati multiple, dintre care, o fractie sunt specifici fata de agentul infectios. Desi fara specificitate, sinteza rapida a anticorpilor poate fi suficienta pentru stoparea infectiei.
Moleculele imunomodulatoare modifica nu numai reactivitatea imunitara, ci si mobilitatea celulelor, in special a fagocitelor (de exemplu, pot inhiba migrarea macrofagelor din focarul inflamator). Daca moleculele imunomodulatoare persista in tesuturi, stimuleaza cronic sistemul imunitar, cu efecte patologice autoimune, cea mai cunoscuta fiind artrita de adjuvant.
Multe molecule imunomodulatoare de origine bacteriana au efecte mai generale, care se extind asupra altor sisteme: ele produc febra, influenteaza sistemul de coagulare sanguina, concentratia ionilor, a Fe etc.
Moleculele bacteriene cu rol imunomodulator sunt localizate pe suprafata celulei. Ele sunt polimeri ai invelisului, dar si molecule excretate, cu efect toxic. Pe de alta parte, eficienta raspunsului imun antibacterian, depinde de raportul dintre reactivitatea sistemului imunitar si mecanismele de autoprotectie ale bacteriei, menite sa devieze raspunsul imun.
Din punct de vedere antigenic, bacteriile interactioneaza cu gazda prin modalitati diverse. La o extremitate sunt cele lipsite de atributul invazivitatii, care produc cantitati mici de toxine, iar la cealalta, sunt bacteriile care cresc cu o rata inalta in tesuturi sau in sange si produc septicemii. Unele bacterii prezinta determinanti antigenici asemanatori ca structura chimica, moleculelor seif ale organismului gazda. Raspunsul imun specific va fi absent ori nesemnificativ, sau efectorii imunitari dau reactii incrucisate cu moleculele seif. Alteori, suprafata bacteriana poseda determinanti antigenici de natura proteica sau polizaharidica, inductori ai raspunsului imun.
Cele mai semnificative structuri bacteriene din punct de vedere antigenic sunt cele parietale: peptidoglicanul din peretele Gram pozitiv si Gram negativ, peptidoglicolipidele din peretele complex al micobacteriilor si structurile parietale ale spirochetelor. Toate tipurile structurale de perete contin mureina (peptidoglican), dar se deosebesc prin alte numeroase componente chimice cu semnificatie antigenica.
Unitatea minima a peptidoglicanului care pastreaza activitatea imunostimulatoare este N-acetil-muramil-L-alanina-D-izoglutamina (muramil dipeptid- MDP). Atat componenta glucidica cat si aminoacizii MDP au functie imunomodulatoare.
A ll-a clasa de polimeri imunomodulatori sunt acizii teichoici si lipoteichoici ai bacteriilor Gram pozitive.
Proteinele de suprafata asociate peretelui celular au, uneori, semnificatie antigenica. Cea mai cunoscuta este proteina M de la Str. pyogenes (grup A), care confera specificitate de tip. S-au identificat peste 80 de variante antigenice, cu rol de factor de virulenta.
Componentele antigenice esentiale ale membranei externe a bacteriilor Gram negative sunt lipopolizaharidele (LPS), a caror specificitate este conferita de polizaharidul O, o structura imunodominanta care cuprinde pana la 40 de unitati glucidice. Numeroasele variatii structurale ale catenei glucidice determina existenta unui numar corespunzator de variante antigenice bacteriene. LPS este componentul principal al bacteriilor Gram negative, activator al raspunsului imun inascut, prin componentul sau lipidic. Termenii "LPS" si "endotoxina" sunt frecvent utilizati cu acelasi sens. LPS trebuie sa desemneze moleculele purificate, iar termenul de "endotoxina" semnifica LPS si proteinele asociate din membrana externa, eliberate din suprafata celulei.
LPS sunt molecule amfifile, ceea ce conditioneaza interactiunea lor cu celulele organismului. Ele au o regiune hidrofoba, capabila sa stabileasca legaturi cu lipidele membranare si o parte hidrofila, care poate ramane in faza apoasa. O prima modalitate de interactiune este cea directa, dintre molecula amfifila si suprafata celulei. Molecula LPS poate fi inserata in membrana celulei, prin jumatatea hidrofoba sau se leaga de receptorii membranari prin jumatatea hidrofila.
A ll-a modalitate de interactiune a moleculei LPS cu celulele este indirecta, mediata de proteina care leaga (binding) LPS (LBP). Molecula de LPS este recunoscuta si legata de o glicoproteina plasmatica de 60 kD, din categoria proteinelor de faza acuta. Este sintetizata de hepatocite si are un situs de legare pentru lipidul A.
Polizaharidele capsulare ale unor bacterii patogene Gram pozitive si negative, libere in supernatant sau legate de perete, sunt foarte imunogene daca contin lipide sau proteine terminale. Variatia lor biochimica deriva nu numai din schimbarea ordinii unitatilor glucidice componente, ci, in primul rand, din posibilitatea legarii monozaharidelor de oricare din cei 6 atomi ai hexozei adiacente. Diferentele de secventa a monozaharidelor genereaza determinanti antigenici care nu reactioneaza incrucisat cu anticorpii specifici fata de un alt determinant cu aceiasi compozitie.
Toxinele de natura proteica sunt imunogene si stimuieaza raspunsui imun cu efect protector.
Peretele celular al micobacteriilor este foarte rezistent la actiunea factorilor litici. In alcatuirea sa intra glicolipide, formate din resturi de acid micolic, legati covalent de resturile de arabino-galactan (lipoarabinogalactan) si arabinomanan (lipoarabinomanan). Complexul glicolipidic se leaga de peptidoglican, prin punti fosfat.
Membrana externa a spirochetelor este bogata in lipide si lipopeptide, stimulatoare ale raspunsului imun si ale reactiilor de hipersensibilitate.
Bacteriile toxigene, lipsite de invazivitate (C. diphteriae, C. tetani, clostridiile enterice) stimuieaza raspunsui imun humorai antitoxic.
Bacteriile invazive determina infectii regionale sau generalizate (sistemice). Majoritatea se multiplica in spatiile extracelulare, unele au localizare facultativ intracelulara, iar altele sunt obligat intracelulare.
Bacterii cu localizare extracelulara Bacterii facultativ intracelulare Bacterii obligat intracelulare
Streptococcus sp Mycobacterium tuberculosis Rickettsia
Staphylococcus sp M. leprae Chlamydia
Neisseria sp Brucella sp.
Escherichia coli Listeria monocytogenes
Klebsiella sp. Yersinia sp.
Pro teus sp. Salmonella typhi
Pseudomonas sp. S. paratyphi
Bacteroides fragilis Treponema pallidum
Haemophilus influenzae
Actinomyces sp.
Bacteriile cu localizare extracelulara induc un raspuns imun mediat humorai. Activarea limfocitelor B este rezultatul cooperarilor celulare macrofag-limfocit B-limfocit Th. In focarul de inflamatie, bacteriile cu localizare extracelulara determina formarea abcesului, in care predomina polimorfonuclearele
Bacteriile cu localizare intracelulara induc, preponderent, un raspuns imun mediat celular. Persistenta lor in celulele fagocitare are ca rezultat final, formarea granulomului. Cele mai tipice pentru natura lor imunitara sunt granuloamele care se formeaza in infectiile cu M. tuberculosis si cu M. leprae.
Mecanisme prin care microorganismele evita apararea gazdei.
Infectiozitatea microorganismelor patogene este dependenta de capacitatea lor de a coloniza tesuturile gazdei si de a contracara mecanismele de aparare ale gazdei. Capacitatea de variatie rapida a moleculelor de suprafata este o trasatura evolutiva comuna in tot spectrul patogenilor. Se cunosc exemple de bacterii patogene care au elaborat mecanisme ce permit variatia antigenica rapida si eficienta. Moleculele de suprafata prezinta regiuni bine conservate, ancorate in membrana, dar nu sunt niciodata expuse contactului cu sistemul imunitar al gazdei. Rata inalta de mutatie produce un numar mare de variante antigenice. Astfel, in patogeneza gonoreii si meningitei, cauzate de Neisseria sp, rolul fimbriilor este esential pentru atasarea de celulele epiteliale. Moleculele de fimbrilina evidentiaza secvente constante, semivariabile si hipervariabile. Regiunile hipervariabile determina antigenitatea acestor structuri si tropismul fata de celulele epiteliale ale tractului urogenital uman. N. meningitidis este capsulata si numai fimbriile proemina dincolo de limitele stratului polizaharidic. De aceea, pierderea fimbriilor inhiba proprietatea de aderenta.
Polizaharidul capsular este repelent pentru fagocite, deoarece celulele fagocitare nu au receptori pentru polizaharidele capsulare. Uneori, acestea sunt asemanatoare oligozaharidelor din moleculele glicoproteice proprii organismului, ceea ce explica slaba lor imunogenitate. Tulpinile variante, necapsulate sunt mai putin virulente, dar au avantajul ca nu sunt recunoscute de anticorpii specifici fata de antigenele capsulare. Absenta capsulei, la Haemophilus influenzae, confera celulei o capacitate sporita de a se atasa si de a invada celulele epiteliale ale gazdei.
La Str. pyogenes s-au identificat peste 80 de serotipuri diferite, ce rezulta din mutatiile punctiforme ale genei ce codifica proteina M, componenta a peretelui celular.
LPS protejeaza fizic celula bacteriana de actiunea complementului si a fagocitelor, constituind un strat protector, iar diversitatea glucidelor din oligozaharidul terminal, confera o variatie antigenica extrem de larga. La. S. typhimurium s-au identificat peste 2000 de variante antigenice, cu tot atatea specificitati serologice.
La spirocheta Borrelia hermsii (agentul febrei recurente, caracterizata prin crize febrile, separate de intervale asimptomatice), episoadele febrile semnifica aparitia si multiplicarea unei noi variante antigenice. Antigenul variant este o proteina abundenta a membranei externe (VMP = variable major protein).
Unul dintre cele mai bine studiate exemple de variatie antigenica si rolul ei in infectie, este al tripanosomelor africane care produc boala somnului. T. brucei produce o parazitemie, care creste si descreste, deoarece genereaza subpopulatii care sunt variante antigenice ale unei glicoproteine specifice (VSG - i/ariant-specific glycoprotein) a suprafetei celulei. Undele de parazitemie constituie trasatura principala a infectiei cronice, care persista pana cand individul tratat se vindeca, ori netratat, moare. In stadiile terminale, agentul patogen invadeaza alte tesuturi si capacitatea de aparare este depasita.
in cursul infectiei, numarul mare de paraziti, da nastere la o subpopulatie care poarta o VSG modificata biochimic si antigenic, ce scapa controlului imediat al raspunsului imun. Ulterior, aceasta varianta noua este recunoscuta de sistemul imunitar, dar generarea rapida a noilor VSG impiedica eliminarea infectiei. Capacitatea parazitului de a se comuta la diferite VSG duce la epuizarea fortelor de aparare ale gazdei in fazele terminale ale bolii.
Infectia cu Plasmodium falciparum este persistenta, recurenta si se caracterizeaza printr-un tablou foarte variabil al manifestarilor clinice. Imunitatea specifica se dezvolta lent si numai dupa infectii ample si repetate, se consolideaza un raspuns imun protector fata de infectia severa, dar este o imunitate incompleta si incapabila sa sterilizeze organismul. In ariile geografice cu o rata inalta de transmitere a parazitului, apar complicatii severe, cu mortalitate crescuta, la copiii sub 5 ani. Copiii care depasesc 5 ani, au imunitate adecvata pentru a controla infectia. Starea de protectie persista tot restul vietii, in conditiile inocularii continue a sporozoitilor de la tantarii infectati. Raspunsul imun fata de antigenele parazitului este mediat de anticorpi (IgG). La pacientii cu SIDA (care exacerbeaza dramatic evolutia tuberculozei sau infectiile oportuniste), malaria nu are o evolutie mai severa, ceea se inseamna ca sinteza IgG este independenta de celulele T. Eritrocitele infectate sunt ingerate de macrofage, independent de IFN.
Diversitatea antigenica a tulpinilor de Plasmodium este argumentata de miniepidemiile de malarie severa, care apar in zonele endemice mari. Tulpinile mai virulente au proprietati antigenice si de citoaderenta modificate. Diferentele proprietatilor de aderenta produc manifestari severe, inclusiv malarie cerebrala, iar modificarile de antigenitate permit parazitului sa persiste si sa produca infectii repetate.
Moleculele de suprafata ale eritrocitelor infectate cu P. falciparum prezinta variatie antigenica, ceea ce conditioneaza citoaderenta. Aderenta eritrocitelor infectate, de tesutul cerebral, renal sau hepatic, este cauza malariei severe. Generarea continua a diferitelor populatii variante antigenice de paraziti, cu diferite specificitati de aderenta, este cauza infectiilor persistente caracterizate prin unde de parazitemie si manifestari clinice specifice malariei.
Diversitatea fenotipica corespunzatoare variatiei antigenice este o strategie foarte eficienta pentru adaptarea la presiunea selectiva pe care o exercita efectorii raspunsului imun si la diversitatea de particularitati structurale si functionale ale tesuturilor gazdei. Mecanismele de variatie sunt deosebit de importante pentru succesul diseminarii unei infectii in populatia gazda.
Raspunsul imun in infectiile virale
Infectiile virale constituie, inca, o cauza majora a morbiditatii si mortalitatii, desi vaccinarea a redus incidenta infectiilor severe (polio, oreion, rujeola, rubeola) si a eradicat variola. Cunoasterea mecanismelor raspunsului imun antiviral este importanta pentru evaluarea problemelor clinice de fond (de exemplu, dinamica raspunsului imun) si pentru cautarea unor noi metode de obtinere a vaccinurilor.
Interactiunea virusurilor cu organismele, este modulata de sistemele de aparare inascute si dobandite. Pentru a se perpetua intr-o populatie, virusul trebuie sa fie virulent, dar suficient de flexibil in modularea virulentei, pentru a se pastra in populatia sensibila. In perspectiva evolutiva, interactiunea virusului cu organismul sensibil trebuie sa confere superioritate virusului. Daca este prea virulent si nu poate fi controlat de imunitatea gazdei, rezultatul poate fi moartea si in final disparitia gazdei. Daca este lipsit de virulenta, virusul va fi eliminat prea rapid de sistemul imunitar al gazdei si poate sa dispara prin incapacitatea de a se perpetua.
Adeseori, virulenta virala este diminuata prin mutatie si in acelasi timp se selecteaza gazde mai bine adaptate imunitar, rezultand un echilibru fluctuant, in care coexista atat gazda cat si virusul.
Proteinele virale, componente ale capsidei si peplosului, sunt imunogene si induc un raspuns imun intens in organismul infectat. Raspunsul imun antiviral este orientat atat fata de antigenele exprimate pe suprafata virionilor, cat si fata de antigenele prezentate pe suprafata celulei infectate.
Antigenele expuse pe suprafata celulei infectate, difera in functie de natura virusului (nud sau acoperit) si de mecanismul maturarii virionilor. Celulele infectate cu virusuri nude (adeno-, reo-, enterovirusuri) expun pe suprafata lor proteine virale asociate cu moleculele CMH I, iar cele infectate cu virusuri invelite, in special cu virusuri care se matureaza prin inmugurire la nivelul membranei, expun glicoproteinele peplosului, inserate in arii limitate ale membranei. In ambele cazuri, celula infectata devine tinta mecanismelor de recunoastere imunitara.
Antigenele expuse pe suprafata virionului sau a celulei infectate, stimulatoare ale raspunsului imun, se numesc antigene protectoare. Antigenele intrinseci ale virionului, au rol protector nesemnificativ, deoarece nu vin in contact cu sistemul imunitar, decat in cazul in care se sintetizeaza in exces si se elimina din celula infectata.
Antigenele virale libere sau asociate virionului, stimuleaza raspunsul imun humoral, iar cele prezentate pe suprafata celulelor infectate, stimuleaza raspunsul imun celular.
Activarea unuia sau altuia dintre compartimentele imunitatii, depinde de mai multi factori: de tipul de infectie (primara sau secundara), de rezultatul interactiunii virus-celula (liza sau infectie persistenta) etc.
Virusurile care produc infectii acute, determina o competitie intre replicarea virala si efectorii raspunsului imun. Rezultatul este insanatosirea sau moartea gazdei.
Pentru virusurile care produc infectii cronice, scara de timp este mai lunga. Virionii sau antigenele virale din sange sau din alte fluide, determina formarea complexelor Ag-Ac, cu manifestari patologice secundare. Alteori, anticorpii antivirali si celulele T activate, pot produce leziuni ale celulelor infectate. Majoritatea manifestarilor clinice care insotesc infectiile virale cronice, sunt consecinta raspunsului imun al gazdei, stimulat de antigenele virale.
Raspunsul imun primar
Mecanismele de aparare nespecifica (interferonul, actiunea celulelor NK, raspunsul mucociliar) pot influenta rezultatul infectiei.
Dupa infectia virala primara sau dupa administrarea vaccinului inactivat, se stimuleaza raspunsul imun mediat celular(citotoxic) si humoral. Raspunsul humoral, cu sinteza anticorpilor, are o dinamica lenta. In stadiul acut al infectiei, titrul anticorpilor specifici este abia detectabil, dar atinge valoarea maxima la 2-4 saptamani si persista saptamani sau luni, in functie de gazda, virus etc. Pentru virusul febrei galbene si cel rujeolic, nivelul detectabil al anticorpilor persista tot restul vietii.
Dupa infectia primara sau dupa vaccinarea cu preparatul viral atenuat sau inactivat, se sintetizeaza anticorpi din clasele IgM, IgA si IgG. Sinteza anticorpilor este indusa de marea majoritate a virusurilor, altul, in functie de sediul multiplicarii, care la randul sau conditioneaza manifestarile patologice ale infectiei.
in functie de mecanismul patogenezei, se disting trei tipuri de virusuri:
-virusurile care infecteaza mucoasele tractului respirator si digestiv si raman la poarta de intrare: rinovirusuri, influenza, parainfluenza, virusul respirator sincitial, enterovirusuri;
-virusuri care infecteaza si se multiplica la nivelul mucoaselor, iar ulterior se disemineaza pe cale sanguina, limfatica sau axonala, pentru a infecta viscerele sau sistemul nervos central: virusul poliomielitei, rujeolic, al oreionului, herpes simplex, pox, virusul hepatitei A;
-virusuri inoculate direct in sange, prin muscatura, intepatura, prin traume, iar de aici se raspandesc la organele tinta: HIV, virusul hepatitei B, virusul rabic, virusurile encefalitogene(alfa- si flavivirusuri).
Rolul anticorpilor in imunitatea antivirala
Cei mai importanti anticorpi cu rol protector antiviral sunt cei care au specificitate de combinare fata de epitopii critici ai suprafetei virionilor. Legarea anticorpilor cu virionul se face dupa modelul complementaritatii spatiale intre epitopii antigenelor suprafetei virale si situsul de combinare al anticorpilor. Efectul principal al interactiunii anticorpilor cu particulele virale, in faza fluida, este neutralizarea, adica pierderea infectiozitatii virionilor. Pentru producerea efectului neutralizam, este necesara legarea mai multor molecule de anticorpi, care trebuie sa recunoasca o structura esentiala a virionului, denumita situs critic. De exemplu, fagii din seria T-par au un singur situs critic si infectiozitatea lor este anulata de legarea anticorpilor specifici la nivelul fibrelor cozii. Virionul gripal are situsuri critice multiple: anticorpii anti-HA sunt neutralizanti, cei specifici anti-NA au efect neutralizam minim, iar anticorpii anti-proteina M sunt total ineficienti.
La adenovirusuri, situsurile critice sunt capsomerele hexonice si fibra pentonica. Anticorpii specifici fata de aceste structuri sunt neutralizanti, iar anticorpii anti-penton nu diminua infectiozitatea. Pentru HIV, situsul critic este zona prin care virionul se ataseaza de moleculele CD4 ale limfocitului Th. Anticorpii specifici fata de situsul de legare al virusului Epstein-Barr de receptorul pentru C3b al limfocitului B, au efect neutralizam.
Moleculele de anticorpi legate pe suprafata virionului invelit formeaza complexe, care, in vivo sau in vitro, initiaza fixarea complementului. Rezultatul final este liza virionilor inveliti.
Un alt efect al interactiunii anticorpilor cu virionii, in vitro, este agregarea. Fenomenul este dependent de un prag limita a densitatii virionilor/unitate de volum. Agregarea virionilor este insotita de diminuarea infectiozitatii, deoarece chiar in cazul unui mare exces al moleculelor de anticorpi, unele particule virale din interiorul agregatului, raman in afara contactului cu anticorpii neutralizanti si isi pastreaza infectiozitatea, denumita infectiozitate reziduala sau persistenta. Agregarea virala fiind dependenta de un prag al densitatii virionilor, este un fenomen care se manifesta numai in vitro. In vivo nu se realizeaza niciodata o densitate limita a virionilor care sa produca acest efect.
Anticorpii antivirali ce se sintetizeaza in cursul raspunsului imun primar, au energie mica (afinitate) de legare cu situsurile antigenice ale virionilor si se disociaza usor, lasand o infectiozitate reziduala. Alteori, moleculele de anticorpi nu acopera situsurile critice ale virionilor, care conditioneaza initierea procesului infectios.
Efectul protector al anticorpilor circulanti este demonstrat pentru infectiile cu faza viremica, avand o contributie esentiala la incheierea procesului infectios.
Anticorpii reduc incarcatura de virus si diminua infectiozitatea virala, consecinta fiind scaderea numarului de celule infectate, usurand astfel sarcina celulelor Te de a elimina celulele infectate.
in cursul infectiei secundare, anticorpii se sintetizeaza rapid, la titru inalt.
Anticorpii se folosesc pentru profilaxia si terapia infectiilor virale. Imunizarea pasiva cu ser imun, diminua riscul infectiei virale si se foloseste in tratamentul infectiilor stabilizate.
Protectia mucoaselor. La nivelul mucoaselor, imunitatea antivirala este dependenta, in primul rand de IgA. Sinteza locala de anticorpi (in special IgA) dupa stimularea virala este relativ independenta de raspunsul imun sistemic. Anticorpii sintetizati la nivelul mucoaselor au efect protector, in absenta anticorpilor sistemici. Anticorpii din secretiile mucoaselor indeplinesc doua functii majore fata de agentii patogeni virali: excluderea imuna si neutralizarea infectiozitatii virale.
Excluderea imuna este un mecanism protector foarte important la nivelul mucoasei respiratorii si pare a fi dependent nu numai de imunoglobuline, ci si de stratul de mucus care acopera epiteliul. Absenta activitatii ciliare este asociata cu infectii severe ale tractului superior, sugerand importanta barierei mucoase. slgA neutralizeaza infectiozitatea virionilor, iar secretia mucoasa este in primul rand o bariera mecanica ce blocheaza adsorbtia virionilor pe membrana celulelor epiteliale.
IgA din secretii are rol esential in rezistenta la reinfectia cu virusurile care se multiplica exclusiv in celulele epiteliale ale mucoaselor digestive si respiratorii. Vaccinarea orala cu virus polio inactivat are ca scop stimularea imunitatii mucoasei. Daca au titru crescut, anticorpii serici (IgM) difuzeaza in mucoase. Nu se stie in ce masura anticorpii din secretii sau din sange protejeaza epiteliul tractului respirator inferior.
in tractul respirator inferior, in secretia mucoasa, se gasesc concentratii mari de IgA si IgG. Anticorpii ajung in secretii, in mare parte, prin difuzia printre celule sau prin ruperi ale epiteliului.
Desi vaccinurile gripale se administreaza parenteral, este clar ca anticorpii din secretii (slgA) au rol major in protectia antiinfectioasa. slgA confera o mai buna protectie incrucisata fata de variante antigenice rezultate prin drift antigenic, comparativ cu IgG circulant.
Pentru antigenele virale expuse pe suprafata celulelor infectate, studiile in vitro au evidentiat ca anticorpii antivirali si complementul se leaga specific si pot sa produca citoliza.
Complementul poate acoperi complexul Ag-Ac, blocand eventualii receptori disponibili. Complexele sunt fagocitate de celule care au receptori pentru C3.
Complementul poate liza virionii inveliti. Retravirusurile sunt lizate de complement, chiar in absenta anticorpilor. Complementul pare sa aiba rol in faza timpurie a infectiei, cand titrul anticorpilor este foarte scazut si au afinitate mica.
Proteinele complementului sunt importante ca mecanism efector humoral fata de infectiile bacteriene, dar rezistenta celor cu deficit al complementului, fata de infectiile virale este normala.
Imunizarea pasiva a mucoasei respiratorii poate fi folosita in scop profilactic sau terapuetic. Are avantajul ca efectul protector este imediat, iar efectele colaterale sunt rare. Anticorpii sunt mai eficienti fata de infectiile virale, cand se administreaza profilactic. Anticorpii administrati prin imunizare pasiva, in secretiile tractului respirator, pot sa previna, sa diminueze sau sa vindece infectile virale. Imunizarile s-au facut in special cu IgG pentru ca este mai usor de obtinut. IgA are avantajul de a fi polimeric si teoretic, are activitate aglutinanta superioara fata de IgG si pentru ca nu fixeaza complementul, probabil nu stimuleaza reactiile inflamatorii. Are o perioada de activitate mai lunga, deoarece componenta secretoare (CS) il protejeaza de actiunea proteazelor.
in concluzie, imunitatea mediata humoral reprezinta modalitatea tactica, de neutralizare a virusurilor in faza extracelulara.
Anticorpii se sintetizeaza in raspunsul imun primar si secundar antiviral, dar activitatea lor protectoare este neesentiala pentru controlul multor infectii primare sau secundare. Copiii cu agamaglobulinemie inascuta de tip Bruton, nu au sensibilitate crescuta fata de infectiile virale, cu exceptia meningitei enterovirale, produsa de echovirusurile 9 sau 11. Anticorpii sunt activi fata de antigenele virale din umorile organismului, dar nu penetreaza in celulele infectate.
Imunitatea antivirala mediata celular
in ciclul infectios al multor virusuri, antigenele sunt expuse tarziu pe suprafata celulei. In aceste cazuri, rolul protector al anticorpilor este secundar.
Imunitatea mediata celular (IMC) constituie mecanismul major al apararii specifice antivirale. Dupa infectia primara sau dupa administrarea vaccinului viral atenuat, se activeaza raspunsul celulelor Te, care are activitate maxima la 7-10 zile si scade la 2-3 saptamani dupa infectie.
Pentru controlul infectiei virale, celulele Te sunt esentiale. La pacientii cu sindrom Di George (cu aplazie timica congenitala), la pacientii SIDA, la cei leucemici sau la cei supusi terapiei imunosupresoare prelungite, frecventa si severitatea infectiilor virale cresc semnificativ.
Rolul IMC in protectia antivirala este elocvent in cazul infectiei cu virusul rujeolic. La copiii normali, infectia produce eruptia tegumentara caracteristica si ulterior virusul este eliminat. La copiii cu deficienta a celulelor T, boala este adeseori fatala. Manifestarile eruptive sunt mediate de celulele T si la copiii imunosupresati nu se produc. Aparitia eruptiei este indicatorul evolutiei favorabile. La copiii agamaglobulinemici, eruptia se produce si evolutia infectiei este nealterata de absenta anticorpilor. Se instaleaza imunitatea de memorie.
IMC precede sinteza anticorpilor in toate infectiile virale, dar in special in cazul infectiilor citolitice in care virusul se multiplica rapid. IMC are rol important in apararea fata de infectiile virale primare, deoarece se activeaza intr-un timp scurt si raspunde nevoilor de aparare rapida fata de infectiile virale, inainte de edificarea raspunsului imun mediat humoral. In focarul inflamator indus de infectia virala se acumuleaza celule efectoare ale IMC, care ating valoarea maxima la doua zile de la inceputul replicarii virale. IMC se activeaza dupa ce virusul a patruns in celula si aceasta expune pe suprafata ei, antigene virale. Efectul sau este liza celulelor infectate si are rolul de a limita diseminarea virusului in mediul extracelular. Liza celulelelor infectate cu virusuri citocide este protectoare numai daca se produce rapid, inainte de asamblarea virionilor progeni. Liza tardiva are efect opus, deoarece favorizeaza diseminarea virusului. Pentru virusurile care produc infectii persistente, citoliza timpurie sau tardiva are efect protector.
IMC constituie modalitatea strategica de protectie antivirala, al carei efect este liza celulei inainte de incheierea ciclului de replicare virala.
Efectorii imunitatii mediate celular detecteaza celulele a caror suprafata este modificata din punct de vedere antigenic (celule infectate cu virus, celule transformate malign, celule imbatranite sau celule nonself).
Orice proteina structurala a virionului sau existenta numai in celula infectata (proteina nestructurala) poate fi prelucrata de celulele infectate sau de celulele accesorii ale raspunsului imun. Moleculele nonself prelucrate sunt asociate cu moleculele CMH I (sau CMH II) si sunt expuse pe suprafata celulei. Complexele moleculare devin tinte pentru actiunea limfocitelor Te. Celula infectata este lizata sub actiunea factorilor litici eliberati de limfocitul Te. Celulele Te recunosc orice proteina virala, structurala sau nestructurala, asociata cu moleculele CMH.
Limfocitele Te activate sunt specifice fata de virusul infectant. De exemplu, limfocitele Te sensibilizate fata de virusul variolei, lizeaza numai celulele infectate cu acest virus. Nu lizeaza celulele normale si nici celule alogenice infectate cu virusul variolei.
Zinckernagel si Doherty (1974) au demonstrat experimental specificitatea actiunii limfocitelor fata de antigenele virale, dar si fenomenul de limitare (restrictie) a interactiunilor celulei efectoare cu celula tinta, de identitatea moleculelor CMH. Celulele care prezinta antigenul si cele care il recunosc trebuie sa fie histocompatibile, adica sa poarte pe suprafata lor, molecule CMH I si II identice.
in infectia secundara, raspunsul celulelor Te este rapid, mediat de celulele Te de memorie. Celulele de memorie pot sa persiste in absenta antigenului specific, probabil datorita stimularii sporadice nespecifice, de citochinele eliberate local in timpul reactiilor fata de antigenele neinrudite.
Celulele NK nu au specificitate fata de antigen si nu produc memorie imunitara. Celulele NK se activeaza rapid si la 2-3 zile dupa infectie ating activitatea maxima, dupa care diminua rapid. Deficientele pentru celulele NK sunt rare, dar sunt insotite de infectii severe cu virusul varicela zoster, cu virusul citomegalic, herpes simplex virus 1.
Mecanismul interactiunii celulei NK cu celula infectata nu se cunoaste. Celulele NK lizeaza celulele care au pierdut moleculele CMH si astfel au devenit anormale. Activitatea celulelor NK este stimulata de interferon.
Celulele infectate cu virusuri pot fi lizate prin fenomenul ADCC (antibody dependent cell citoxicity), prin actiunea limfocitelor Te sau NK. Ele lizeaza celulele tapetate cu anticorpi.
Fagocitele mononucleare (monocitul sanguin, macrofagul tisular, celula dendritica) au rol important pentru eliminarea virusului dintr-un proces infectios. Fagocitele mononucleare fagociteaza virionii inoculati prin intepatura. Macrofagele au si activitate ADCC.
Mecanisme prin care celulele infectate evita efectorii raspunsului imun
in mediul extern, virusurile sunt instabile, datorita sensibilitatii la factorii de mediu. De aceea, pentru a se perpetua intr-o populatie de organisme sensibile, virusul trebuie sa ramana cat mai mult in gazda infectata, ori sa se transmita cat mai eficient de la o gazda la alta. Pe de alta parte, efectorii raspunsului imun humoral si celular nu sunt totdeauna eficienti in recunoasterea si eliminarea celulelor infectate cu virus, iar virusul eliberat din celula, trebuie sa evite contactul cu efectorii raspunsului imun.
in majoritatea infectiilor persistente, virusurile infecteaza celulele sistemului imunitar: virusul hepatitei B, papovavirus, herpes, virusul Epstein-Barr, virusul citomegalic, rubela, rujeola, oreion, influenza, parainfluenza, HTLV I, II, HIV, diminuand potentialul reactiv al imunitatii.
O celula infectata care expune pe suprafata ei un numar mic de situsuri antigenice poate sa scape lizei, deoarece situsurile antigenice distantate nu permit legarea celor doua situsuri de combinare ale moleculei de anticorp, necesara activarii complementului. Celulele infectate persistent exprima o cantitate limitata de antigene virale pe suprafata lor, comparativ cu celulele in care ciclul de replicare virala este litic. Acesta pare a fi mecanismul de supravietuire a celulelor infectate cu virusul coriomeningitei limfocitare (LCM), cu virusul rujeolei sau cu virusul hepatitei B.
Antigenele virusului hepatitei B se sintetizeaza in mare exces si se elimina din hepatocite, sub forma unor particule fara genom. Se considera ca excesul cantitativ de antigene virale determina fenomenul de toleranta imunitara.
Celulele infectate persistent manifesta fenomenul de fluctuatie cantitativa a antigenului viral, expus pe suprafata lor. Celulele infectate cu virusul rujeolic trec succesiv prin cicluri de disparitie si reaparitie a antigenelor virale, asociate membranei citoplasmatice, in timp ce moleculele normale ale celulei nu au variatii cantitative semnificative. Fenomenul se numeste modulatie antigenica.
Anticorpii necitolitici pot masca antigenele virale expuse la suprafata celulei, devenind astfel inaccesibile celulelor efectoare litice (limfocite Te, NK).
Uneori, virusurile infecteaza celule care nu exprima molecule CMH I. Neuronii exprima putin sau de loc moleculele CMH I si reprezinta un situs preferential al persistentei virale. Herpesvirusurile infecteaza latent neuronii, iar virusul rujeolic, virusul LCM si alfavirusurile pot infecta aceste celule.
Adenovirusurile codifica o proteina de 19 kD, care se asociaza cu moleculele CMH I si blocheaza transportul lor spre suprafata celulei si astfel celula infectata care nu exprima molecule CMH I nu este recunoscuta de limfocitele T.
Virusul influenza evita efectul neutralizam al anticorpilor specifici, prin rata inalta de mutatie a ARN-polimerazei, generand noi variante biochimice ale hemaglutininei (HA) si intr-o masura limitata, ale neuraminidazei (NA). Noile variante antigenice ale HA si NA trebuie sa-si pastreze functia, adica virionul trebuie sa fie infectios, dar scapa detectarii de anticorpii preexistenti. Fenomenul variatiei antigenice limitate se numeste drift antigenic.
Shiftul antigenic corespunde unei noi variante genetice a virusului influenza si este rezultatul unei reasortari a genomului, care are loc cel mai probabil la pasari, unde se produce co-infectia cu un virus uman (ce infecteaza rareori pasarile) si cu o linie de virus aviar.
Virusurile contracareaza actiunea citochinelor. Virusurile sunt atat inductori ai sintezei interferonilor (IFN), cat si tinta principala a actiunii lor. Un virus care induce sinteza IFN si este foarte sensibil la actiunea sa inhibitorie nu se poate propaga. Evolutia a favorizat virusurile care contracareaza efectele inhibitorii ale IFN asupra ciclului de replicare virala. Virusurile cu virulenta inalta, inhiba sinteza ARN celular si sinteza proteinelor (efect de intrerupere), ceea ce interfera cu capacitatea celulei de a produce IFN si de a raspunde la actiunea lui.
Multe virusuri sunt rezistente la actiunea IFN. Unele dezoxiribovirusuri codifica proteine ce inhiba caile majore de transducere a semnalelor induse de IFN. De exemplu, proteina E 1 a adenovirusurilor inhiba semnalul indus de IFN a, p sau y. Poxvirusurile codifica sinteza unor receptori solubili pentru citochine (pentru TNF si IL-1), denumiti virochine.
Tipurile de imunitate dobandita (adaptativa)
Homeostazia organismului uman si animal este asigurata de sisteme complexe de aparare, ale caror particularitati functionale au fost definite in primul rand, in raport cu modul de actiune fata de agentii infectiosi. Organismele dispun de doua categorii de mecanisme de aparare:
-mecanisme de aparare specifica, reprezentate de sistemul imunitar;
-mecanisme de aparare nespecifica sau inascuta, adica cele care asigura rezistenta sau imunitatea naturala.
Prin imunitate "naturala" sau inascuta se intelege rezistenta unui organism fata de un agent infectios sau fata de un parazit, in absenta unui raspuns imun evident.
Cele doua sisteme de aparare, specifica si nespecifica, se conditioneaza reciproc. Nu se poate evalua gradul in care mecanismele de rezistenta naturala sunt influentate dupa expunerea la contactul cu agentii infectiosi, dar raspunsul imun detectabil sau chiar subliminal produce modificari ale starii de activitate a sistemului fagocitar mononuclear si a celulelor killer.
Mecanismele de aparare antiinfectioasa sunt atat specifice (adaptative, dobandite) cat si nespecifice (inascute).
Imunitatea dobandita are un caracter specific si se defineste ca o stare de rezistenta antiinfectioasa, cu caracter individual, conditionata de contactul anterior al organismului, intr-un proces infectios natural, cu agentul infectios virulent, cu toxinele sale native sau cu agentul atenuat si anatoxinele sale administrate ca vaccin. Imunitatea dobandita, denumita si inductibila, este relativa, in sensul ca, desi in general este foarte solida, poate fi invinsa prin agresiunea exercitata de o cantitate mare de agenti infectiosi sau de infectia cu o tulpina deosebit de virulenta.
in functie de originea si modul de instalare, imunitatea dobandita este de doua tipuri: dobandita pe cale naturala si pe cale artificiala. In ambele cazuri, imunitatea poate fi dobandita atat activ, prin raspunsul imun la stimulul antigenic, cat si pasiv, prin transferul de anticorpi exogeni.
Imunitatea dobandita natural activ se instaleaza dupa trecerea organismului printr-o stare de infectie aparenta (decelabila clinic) sau inaparenta. Durata starii de imunitate este variabila. Trecerea prin unele infectii asigura o protectie specifica pentru tot restul vietii (rujeola, variola, varicela, oreionul). Alte infectii (difteria, scarlatina, tusea convulsiva etc.) confera o protectie mai putin solida, astfel incat la o noua expunere(dupa cativa ani), organismul poate face din nou boala intr-o forma mai usoara decat prima imbolnavire.
Imunitatea dobandita natural pasiv este rezultatul transferului transplacentar si prin secretia lactata, al anticorpilor de la mama la fat. Aceasta forma de imunitate este variabila din punct de vedere cantitativ si calitativ, in functie de complexitatea structurala a barierei placentare si diversitatea antigenelor la care a fost expus organismul matern. Trecerea imunoglobulinelor prin filtrul placentar depinde de structura placentei, adica de numarul de straturi celulare ce se interpun intre circulatia materna si cea fetala. Tranzitul anticorpilor este restrictiv la speciile de bovine, cabaline, porcine, canine, care au placenta de tip epiteliocorial, cu 4 straturi tisulare: endoteliul capilar matern, epiteliul corionic, tesutul conjunctiv fetal, endoteliul capilar fetal. Nou-nascutul este protejat de imunoglobulinele din colostru. In primele 24 de ore, aparatul gastro intestin al este imatur din punct de vedere functional si digestia proteica nu are loc. Imunoglobulinele din colostru raman intacte si sunt transportate in mediul intern prin celulele epiteliului intestinal. Transferul placentar al imunoglobulinelor este foarte intens la speciile cu placenta hemocoriala (om, maimute, rozatoare), la care stratul endoteliului capilar matern lipseste si sangele matern scalda tesutul placentar fetal. Nou-nascutul uman primeste anticorpi materni si dupa nastere, prin colostrul bogat in imunoglobuline, provenite din circulatia materna.
Imunitatea dobandita natural si pasiv asigura noului nascut o stare de nereceptivitate fata de agentii infectiosi pentru care organismul matern este imun. Aceasta imunitate scade treptat dupa nastere, pe masura catabolismului anticorpilor de origine materna, astfel incat, dupa o perioada de 3-6 luni copilul devine sensibil fata de agentii infectiosi. Imunitatea transplacentara explica raritatea maladiilor infectioase la copii, in primele luni de viata.
Imunitatea dobandita artificial activ
Imunitatea dobandita artificial activ este consecutiva administrarii vaccinurilor. Denumirea de vaccin vine vine de la cuvantul latin vaca si semnifica originea primului preparat pe care E. Jenner (1798) l-a utilizat pentru controlul variolei.
Vaccinuri
Vaccinurile sunt produse biologice care contin bacterii vii cu virulenta atenuata, bacterii omorate, toxine modificate (anatoxine), virusuri infectioase dar cu virulenta atenuata, respectiv virusuri inactivate si care, introduse pe o cale adecvata in organismul uman sau animal, stimuleaza reactivitatea imunitara, generand o stare de protectie temporara fata de agentul infectios din care au fost preparate.
Preparatul vaccinai trebuie sa fie eficient, adica sa induca un raspuns imun protector, a carui memorie sa se pastreze in timp si, pe de alta parte, sa prezinte un grad inalt de siguranta, adica sa nu determine efecte secundare defavorabile.
Administrarea unui vaccin se face pe baza unei strategii bine definita. Scopul vaccinarii poate fi eradicarea, eliminarea sau limitarea unui proces infectios.
Eradicarea semnifica disparitia agentului patogen, consecutiv actiunii de vaccinare.
Eliminarea corespunde disparitiei manifestarilor patologice, desi agentul patogen se pastreaza in populatia umana sau animala.
Limitarea semnifica posibilitatea controlului unei maladii infectioase pana la un nivel la care nu mai reprezinta o problema de sanatate publica.
in general, vaccinurile se administreaza inainte de a se produce infectia cu tulpina salbatica a agentului patogen. Face exceptie vaccinul rabic, care se administreaza dupa ce s-a produs o presupusa infectie. Faptul este posibil, deoarece infectia rabica are o perioada lunga de incubatie si permite ca preparatul vaccinai sa induca un raspuns imun eficient, care modifica evolutia infectiei cu o tulpina de virus "de strada".
Dupa continutul lor, vaccinurile pot fi monovalente, adica includ antigenele unei singure tulpini bacteriene sau virale (de exemplu, vaccinul stafilococic), bi-, tri- sau polivalente, care contin antigene provenind de la doua, trei sau mai multe specii de microorganisme sau tulpini virale (de exemplu, vaccinul diftero-tetano-pertusis).
Dupa provenienta agentilor patogeni utilizati la prepararea unui vaccin, se disting autovaccinuri si stocvaccinuri. Autovaccinul este vaccinul preparat cu o tulpina a unui microorganism sau a unui virus, izolata de la un bolnav si destinat a fi folosit numai pentru vaccinarea pacientului de la care s-a facut izolarea. Stocvaccinurile se obtin din amestecul mai multor tulpini de agenti infectiosi si sunt destinate imunizarii intregii populatii susceptibile.
Vaccinuri de origine bacteriana
Vaccinurile vii constau din suspensii de bacterii vii, dar cu virulenta atenuata, astfel incat sa nu determine o infectie aparenta, dar sa ramana capabile sa initieze un proces infectios inaparent, cu efect imunizant. Vaccinurile vii contin celule viabile, slab virulente si care, dupa administrare, induc o imunitate solida, comparabila celei consecutive trecerii prin boala, dar produc cel mult semne minime de imbolnavire. Indiferent de locul inocularii, agentul infectios din vaccinul viu nu ramane localizat, ci se raspandeste in organism, patrunzand si multiplicandu-se in aceleasi tesuturi in care se localizeaza si in cazul infectiei naturale, dar infectand un numar mic de celule sensibile si multiplicandu-se lent, agentul infectios din vaccin nu declanseaza o boala clinica, ci numai o infectie de forma atenuata, care este insotita de modificari umorale si de reactivitate imunitara.
Pentru prepararea vaccinurilor vii se utilizeaza mutante bacteriene cu virulenta atenuata, selectionate prin cultivarea unor tulpini salbatice in conditii speciale: de exemplu, cultivarea la o temperatura superioara celei optime in cazul bacilului carbunos - Bacillus anthracis, sau prin actiunea unor substante chimice si utilizarea unor medii de cultivare care ofera conditii nefavorabile (vaccinul BCG).
Vaccinurile omorate constau din suspensii bacteriene omorate prin incalzire la temperaturi ridicate (60°), ori sub actiunea formolului sau a fenolului si care contin una din aceste substante ca prezervant. Din aceasta categorie fac parte vaccinul tifo-paratific A si B (TAB), vaccinul pertusis (din Bordetella pertusis), vaccinul stafilococic. Proprietatile imunogene ale vaccinurilor bacteriene omorate se mentin intacte.
Anatoxinele (toxoizii) sunt preparate biologice cu proprietati imnogene, derivate din toxine. Uneori, toxinele se transforma spontan in derivati lipsiti de toxicitate, dar pastreaza proprietatile de imunogenitate si specificitate ale toxinei native. Mecanismul molecular al inactivarii toxinelor nu este cunoscut. Inactivarea este un proces lent si progresiv, dependent de pH, temperatura, prezenta ionilor sau a proteinelor contaminante, de procesul invechirii preparatului. Un factor major al inactivarii pare a fi proteoliza partiala a moleculelor de toxina sub actiunea proteazelor contaminante, dar si schimbarea conformatiei moleculei, polimerizarea sau clivarea unui fragment molecular pot actiona in acelasi sens.
Inactivarea toxinelor si transformarea lor in produse atoxice are loc in conditii dirijate, sub actiunea formolului 4%0, la 37° si rezulta anatoxine. Fenomenul a fost descoperit de Ramon (1925). Beta-propiolactona, 2-4-dinitrofluorbenzenul si glutaraldehida au aceleasi efecte asupra toxinelor.
Pentru a fi utilizata ca vaccin, o anatoxina trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: a) sa fie imunogena si sa induca sinteza anticorpilor la un titru suficient pentru a neutraliza in vivo, toxina nativa; b) sa fie complet lipsita de toxicitate; c) sa nu aiba proprietati alergizante. Anatoxina ideala ar putea fi produsa de microorganisme manipulate genetic sau prin mutatii ale genei codificatoare a toxinei. Ea ar fi o proteina netoxica, dar cu aceleasi proprietati de imunogenitate cu ale toxinei native, capabila sa induca sinteza anticorpilor neutralizanti.
Conditiile optime pentru obtinerea anatoxinelor sunt proprii fiecarei toxine si au fost optimizate empiric, dar mecanismele moleculare ale inactivarii nu se cunosc. in general, conditiile optime pentru obtinerea anatoxinelor sunt urmatoarele:
-concentratia proteica trebuie sa fie de 1 mg/ml, iar cea de formol, de 1,3 mg/ml;
-temperatura de detoxifiere este de 37-40°; -pH-ul optim este de 7,8-8,2 pentru toxinele difterica si tetanica si 5,5 pentru cea botulinica;

-durata contactului cu formolul este de 3-5 saptamani.
Detoxifierea incepe simultan cu adaugarea formolului. Procesul de detoxifiere este evident dupa un minut si creste exponentiai timp de 24 de ore, cand toxicitatea are valoare foarte scazuta si tinde spre 0, la 5 zile. Forma netoxica poate reveni total sau partial la forma toxica. De aceea este necesara prelungirea contactului cu formolul, o perioada mai lunga de timp. Molecula de anatoxina are o structura stabilizata, prin formarea legaturilor noi intre formol si resturile de aminoacil, dar in acelasi timp, prin actiune prelungita, formolul are rolul unui agent de reticulare pentru ca favorizeaza formarea legaturilor intre moleculele proteice identice, ceea ce explica polimerizarea unor anatoxine.
Anatoxinele bacteriene, ca si exotoxinele sunt foarte imunogene pentru om, cal, capra, iepure, cobai, in special dupa asocierea cu adjuvanti (fosfat de Ca). Ele se pot administra ca vaccinuri pentru imunizarea activa sau se folosesc pentru imunizarea animalelor in vederea obtinerii serurilor imune utilizabile in seroterapie.
Vaccinuri virale
Vaccinurile virale sunt de trei categorii:
1) Vaccinuri cu virus activ (infectios) atenuat;
2) Vaccinuri cu virus inactivat (neinfectios). Ambele categorii sunt vaccinuri unitare.
3) Vaccinuri subunitare.
Vaccinuri unitare
Vaccinurile cu virus atenuat se obtin din tulpinile virale atenuate, lipsite complet sau aproape complet de patogenitate, dar isi pastreaza capacitatea de a induce un raspuns imun protector. Fiind infectioase, ele se multiplica in organismul vaccinat si produc o stimulare antigenica continua, intr-un interval de timp.
Vaccinarea cu virusuri atenuate confera o imunitate de durata, dupa administrarea unei singure doze.
Atenuarea virusurilor se obtine pe mai multe cai.
1) Utilizarea pentru vaccinare, a unui virus inrudit, de la o alta gazda. Cel mai vechi vaccin viral (Jenner, I798), utilizat in controlul variolei, este virusul vaccinai, recoltat din leziunile pustulare de pe ugerul vacii. Virusul vaccinai imunizeaza incrucisat cu virusul variolei (smallpox) si este protector fata de infectia variolica.
Virusul rujeolei imunizeaza cainele fata de virusul bolii Carre.

Anticorpii fata de virusul rujeolei neutralizeaza virusul bolii Carre, dar nu si invers.
Calea de abordare a lui Jenner pentru obtinerea preparatelor virale utilizabile ca vaccinuri umane este folosita si astazi. Ea implica izolarea unor virusuri de la mamifere sau de la pasari, inrudite antigenic cu diferite virusuri umane. Pasajul lor in celulele diploide umane (CDU) in vitro, echivaleaza cu procesul atenuarii. Celulele diploide umane reprezinta un substrat semipermisiv pentru virusurile umane si mamaliene si adeseori, multiplicarea lor este lipsita de eficienta.
Genele virusurilor mamaliene si aviare, care determina spectrul de gazda au o mare diversitate a secventelor de nucleotide, fata de genele corespunzatoare ale virusurilor umane. Efortul de a realiza noi vaccinuri, pe calea clasica a lui Jenner, trebuie sa se sprijine pe tehnicile de genetica virala, biologie moleculara si imunologie.
2) Inocularea virusului patogen sau partial atenuat, pe o cale "nenaturala", adica alta decat cea prin care virusul patrunde in mod obisnuit in organism. Metoda este folosita pentru vaccinarea animalelor (de exemplu, virusul laringotraheitei pasarilor, se administreaza prin instilare in ochi). Pentru om, metoda nu se foloseste, deoarece riscul infectiei este mare.

3) Pasajul virusului de origine umana intr-un substrat "nenatural", in vivo sau in vitro. Cele mai importante vaccinuri pentru om si animale s-au obtinut pe aceasta cale. Virusul se cultiva in mod repetat, prin inoculare la organisme sanatoase sau in culturi primare de celule: virusul febrei galbene s-a inoculat la soarece si apoi in embrionul de gaina; poliovirusul s-a inoculat in celulele de rinichi de maimuta; virusul rujeolei - in fibroblaste de embrion de gaina. Pasajul intr-un substrat celular "nenatural", selectioneaza mutante printr-un cumul de evenimente mutationale intamplatoare. In practica vaccinarii, se utilizeaza cele cu proprietati adecvate de atenuare si imunogenitate. Mutantele care dupa administrare raman localizate la poarta de intrare, sunt cele mai utile. Unul din marile succese ale acestei metode de atenuare este vaccinul polio. Prin pasaje succesive in culturile celulare de rinichi de maimuta, s-a selectat o linie lipsita de neurovirulenta, dupa inocularea intracerebrala sau intraspinala la maimuta. Vaccinul rubeolic s-a obtinut prin cultivarea virusului pe acelasi substrat, iar liniile folosite ca vaccin rujeolic si al febrei galbene s-au cultivat pe fibroblaste de embrion de gaina.
Vaccinarea cu un preparat viral atenuat echivaleaza cu o infectie usoara, asimptomatica.
Vaccinurile virale atenuate au avantajul important al stimularii ambelor compartimente ale raspunsului imun: celular si humoral, atat sistemic cat si local. Acest fapt este deosebit de important pentru infectiile virale in care imunitatea mediata celular are un rol esential in eliminarea virusului, cat si pentru infectiile mucoaselor, in care atat imunitatea locala cat si cea sistemica, sunt necesare pentru rezistenta optima.
Vaccinurile virale atenuate stimuleaza raspunsul imun fata de fiecare din antigenele protectoare ale unui virus. Imunitatea indusa de aceste vaccinuri este mai durabila, mai eficienta si are un spectru mai larg de reactivitate incrucisata, decat cea indusa de virusurile inactivate. Reactivitatea incrucisata este foarte importanta pentru virusurile care sufera variatie antigenica progresiva.
Virusurile atenuate din vaccinuri, pastrandu-si capacitatea de multiplicare in organismul vaccinat, se raspandesc in populatie si imunizeaza chiar indivizi nevaccinati.
Vaccinurile atenuate se produc cu un pret de cost mai scazut si se administreaza mai usor. In cazul vaccinului polio, o singura doza administrata oral este suficienta pentru a crea o buna stare de protectie.
Dezavantajele vaccinurilor virale atenuate sunt legate de riscul ridicat al contaminarii cu agenti infectiosi supraadaugati. De exemplu, loturile initiale de vaccin polio, au fost contaminate cu SV40, din celulele de rinichi de maimuta, dar nu s-a constatat cresterea incidentei tumorilor la copiii vaccinati. Vaccinul atenuat al virusului febrei galbene, multiplicat in fibroblastele de embrion de gaina, a fost contaminat initial cu virusul leucozei aviare.
Unele virusuri atenuate (rujeolic, rubeolic, al febrei galbene) pastreaza un nivel scazut de virulenta reziduala, care determina infectii la copiii cu imunodeficiente.
O problema importanta, legata de infectiozitatea vaccinurilor atenuate, este aceea a restaurarii unui grad variabil de virulenta dupa vaccinare, care determina infectii cu manifestari clinice la copiii imunodeficienti. Procesul infectios nu este consecinta alterarii genetice a virusului din vaccin. Din aceasta cauza, vaccinul nu se administreaza gravidelor.
Vaccinurile atenuate ridica problema instabilitatii genetice. Virusul rujeolic atenuat este labil, in special la variatiile termice si de aceea necesita un regim termic constant (+4°), pe toata durata depozitarii.
Un alt dezavantaj consta in faptul ca virusul atenuat poate sa produca o infectie persistenta. De asemenea, administrarea vaccinului atenuat poate sa interfere cu virusul de tip salbatic care infecteaza natural si sa domine pana la anulare eficienta vaccinarii. De exemplu, virusul polio atenuat, se administreaza pe cale orala, dar poate sa interfere cu o larga varietate de enterovirusuri.
Vaccinurile inactivate contin virioni care, dupa tratamentul cu agentul chimic inactivant nu pot sa initieze ciclul de multiplicare in substratul permisiv.
Preparatul viral brut se obtine prin cultivarea virusului intr-un substrat permisiv: in oul embrionat de gaina (virusul influenza), in culturi celulare de rinichi de maimuta (virusul polio), sau in fibroblastele umane de embrion de gaina (polio, rujeolic, rabic). Preparatul brut se inactiveaza cu formol, acetil-etilenimina sau cu beta-propiolactona.
Preparatele virale inactivate, utilizabile ca vaccin au avantajul riscului minim al infectiei. Rareori, preparatele inactivate contin virus infectios rezidual, care a rezistat tratamentului de inactivare, sau care provine din contaminarea cu un alt virus.
Vaccinurile virale inactivate au cateva dezavantaje. Uneori, tratamentul cu un agent chimic anuleaza imunogenitatea unor proteine virale, astfel incat raspunsul imun fata de virusul inactivat nu este protector. De exemplu, inactivarea cu formol a virusului rujeolic anuleaza imunogenitatea proteinei de fuziune (F), iar vaccinul isi pierde proprietatea protectoare.
Vaccinurile inactivate nu stimuleaza imunitatea mediata celular (mediata de limfocitele Te), care au rol decisiv in eliminarea celulelor infectate cu virus si in rezistenta la infectiile cu o gama larga de virusuri.
Pretul de cost al vaccinurilor inactivate este mai mare.
Preparatele virale inactivate, folosite ca vaccinuri, se obtin din virusul rabic cultivat in CDU si in embrionul de rata, din virusul oreionului si din virusul influenza, cultivate in embrionul de gaina, din virusul polio, cultivat in celulele de rinichi de maimuta. Toate sunt inactivate cu beta-propiolactona sau cu formol.
Preparatul inactivat al virusului hepatitei B este o realizare recenta, dar este foarte costisitor pentru ca virusul nu se cultiva in sisteme celulare in vitro, iar tehnicile de purificare a virusului din serul pacientilor infectati cronic sunt foarte laborioase.
Vaccinuri subunitare
Initial, vaccinurile s-au obtinut din preparatele brute de virus, dupa multiplicarea