Exercicis: La immunitat específica

Què és un antigen? Posa dos exemples de molècules o estructures que puguin actuar com a antígens.

Distingeix entre immunitat humoral i immunitat cel·lular, indicant quin tipus de limfòcit és el protagonista de cadascuna.

Observa l'esquema i indica quina de les dues cèl·lules (A o B) és un limfòcit B i quina un limfòcit T. Explica què està fent cadascuna i a quin tipus d'immunitat específica correspon la seva actuació.

Què és un anticòs i on es troben els anticossos a l'organisme? Indica quin tipus de cèl·lula els produeix.

Distingeix entre antigen i anticòs, i explica què significa que la unió entre tots dos és específica, comparant-la amb una clau i el seu pany.

Què són les cèl·lules de memòria immunològica? Explica per què, després de patir certes malalties com el xarampió, no se sol tornar a emmalaltir de la mateixa malaltia.

Indica què són els limfòcits, en quin òrgan es formen tots ells i en quins òrgans maduren els limfòcits B i els limfòcits T.

Els anticossos no destrueixen directament els patògens: els marquen i els neutralitzen. Explica dues formes en què un anticòs ajuda a eliminar un patogen (neutralització, opsonització, aglutinació o activació del complement).

Descriu l'estructura bàsica d'un anticòs (immunoglobulina): quantes cadenes el formen, quina forma té i quina part de la molècula reconeix i s'uneix a l'antigen.

Els limfòcits T col·laboradors (CD4) coordinen la resposta immunitària específica. Explica quines funcions realitzen i què passa a l'organisme quan el VIH els destrueix progressivament.

Explica què fan els limfòcits T citotòxics (CD8) i per què són especialment importants davant de les cèl·lules infectades per virus i davant de les cèl·lules tumorals.

Quan un limfòcit B troba l'antigen que reconeix, prolifera formant un clon. Explica en què consisteix la selecció clonal i quins dos tipus de cèl·lules es generen a partir d'aquest limfòcit activat, indicant la funció de cadascuna.

Cada limfòcit posseeix receptors per a un únic antigen, però l'organisme pot respondre a milions d'antígens diferents. Explica com es genera aquesta enorme diversitat de receptors durant la maduració dels limfòcits (reordenament dels gens de les immunoglobulines) i per què no cal disposar d'un gen complet diferent per a cada anticòs.

Les molècules MHC de classe I presenten antígens produïts a l'interior de la cèl·lula (per exemple, d'un virus), i les de classe II presenten antígens que han estat fagocitats. Indica quin tipus de limfòcit T reconeix cada classe de MHC i raona per què aquest repartiment té sentit biològic.

Les cèl·lules plasmàtiques són autèntiques fàbriques d'anticossos: poden secretar milers de molècules per segon. Relaciona aquesta funció amb el seu aspecte al microscopi (reticle endoplasmàtic rugós molt desenvolupat i aparell de Golgi prominent) i raona per què viuen poc temps, però deixen darrere seu cèl·lules de memòria.

Un laboratori vol obtenir anticossos monoclonals, és a dir, anticossos idèntics dirigits contra un únic determinant antigènic. Explica per què un sol clon de limfòcits B produeix anticossos monoclonals i cita dues aplicacions d'aquests anticossos en medicina (diagnòstic o tractament).

En un assaig clínic es quantifica la concentració sèrica d'anticossos (IgM i IgG) en un voluntari després d'injectar-li l'antigen X el dia 0 i una barreja dels antígens X i Y el dia 28. S'obtenen els resultats següents:

• Dia 7: es detecta IgM enfront de X (títol 1:64) i traces d'IgG enfront de X.

• Dia 35 (7 dies després de la 2a injecció): els títols enfront de X són IgM (1:32) i IgG (1:2048), mentre que enfront d'Y es detecta únicament IgM (1:64).

1. a) Interpreta aquests resultats justificant quin tipus de resposta immunitària (primària o secundària) s'ha produït enfront de cada antigen després del dia 28 i quines cèl·lules són responsables del dràstic increment d'IgG anti-X.
2. b) Prediu què passaria amb els títols d'IgG i IgM enfront d'Y si s'administra una nova dosi de l'antigen Y el dia 56. Justifica la teva resposta en termes de memòria immunològica i explica la seva implicació en el disseny de les pautes de vacunació amb dosis de record.

Al laboratori d'un hospital de campanya es disposa de concentrats d'hematies i de plasma de donants dels grups A, B, AB i 0 (tots Rh+). Arriben dos pacients politraumatitzats que necessiten suport urgent:

• Pacient 1 (grup AB+): requereix una transfusió urgent de concentrat d'hematies, però el banc s'ha quedat sense hematies del grup AB+.

• Pacient 2 (grup 0+): requereix una transfusió urgent de plasma (no d'hematies).

1. a) Justifica raonadament quin tipus d'hematies (A, B o 0) podries trasfundir de manera segura al Pacient 1 i quins mecanismes immunològics provocarien un xoc hemolític si es produís una incompatibilitat.
2. b) Un tècnic novell proposa trasfundir plasma del grup 0 al Pacient 2 afirmant que «el grup 0 és el donant universal i mai dona problemes». Rebat la seva afirmació analitzant què conté el plasma d'un donant del grup 0 i dedueix quin tipus de plasma (A, B, AB o 0) seria idoni per al Pacient 2 i si, en aquest cas concret, la proposta del tècnic és acceptable.

En un experiment in vitro s'incuben per separat limfòcits B madurs i limfòcits T col·laboradors (CD4+) procedents d'un ratolí immunitzat prèviament enfront d'una toxina bacteriana extracel·lular. A tots dos cultius acel·lulars se'ls afegeix la toxina purificada en la seva conformació nativa.

1. a) Al cap de 48 hores, s'observa que els limfòcits B proliferen i secreten anticossos específics, mentre que els limfòcits T CD4+ romanen completament inactius. Justifica aquest resultat basant-te en la naturalesa estructural dels receptors BCR i TCR i en els requisits d'activació de cada estirp cel·lular.
2. b) Es repeteix l'assaig de limfòcits T afegint macròfags del mateix ratolí que han fagocitat i processat prèviament la toxina. Prediu què passarà en aquest cas i què succeiria si els macròfags afegits procedissin d'una soca de ratolí amb al·lels MHC incompatibles. Justifica la teva resposta considerant el fenomen de restricció pel MHC.

Un pacient amb leucèmia mieloide aguda se sotmet a un trasplantament al·logènic de medul·la òssia després de rebre quimioteràpia mieloablativa. Als dos mesos del trasplantament presenta exantema cutani difús, diarrea greu i icterícia hepàtica, però les biòpsies demostren que les cèl·lules mare hematopoètiques implantades no han estat destruïdes.

1. a) Diagnostica la complicació immunològica que pateix el pacient, distingint clarament si les cèl·lules efectores del dany tissular procedeixen del donant o del receptor i justificant per què aquesta patologia és característica del trasplantament de medul·la òssia i no sol aparèixer en trasplantaments d'òrgans sòlids com el ronyó o el cor.
2. b) Si el pacient estava correctament vacunat enfront del tètanus abans del trasplantament i el donant mai no va rebre aquesta vacuna, justifica si el receptor continua estant protegit a llarg termini enfront de la toxina tetànica o si necessita tornar a vacunar-se. Quines cèl·lules immunitàries justifiquen la teva resposta?

Un pacient seropositiu per al VIH inicia tractament amb un únic antiretroviral (monoteràpia amb un inhibidor de la transcriptasa inversa). Durant els primers quatre mesos, la seva càrrega viral plasmàtica descendeix fins a nivells indetectables. Tanmateix, al sisè mes, la càrrega viral experimenta un rebot significatiu malgrat mantenir una adherència estricta a la medicació.

1. a) Interpreta la causa biològica d'aquest rebot virològic considerant la taxa de mutació de la transcriptasa inversa i justifica per què la teràpia antiretroviral combinada (TARGA, amb almenys tres fàrmacs dirigits a dianes diferents) prevé eficaçment aquest fenomen.
2. b) Un nou fàrmac experimental aconsegueix eliminar el 100 % dels virions lliures en sang i de les cèl·lules amb infecció activa. Malgrat això, si el pacient interromp la teràpia, el virus reapareix en poques setmanes. Explica a escala cel·lular i molecular on «s'amaga» el virus durant el tractament i per què el sistema immunitari no detecta ni destrueix aquestes cèl·lules reservori.

Durant el disseny d'una vacuna contra un nou virus patogen es comparen dues plataformes: una basada en la proteïna vírica de l'espícula purificada administrada amb un adjuvant clàssic (vacuna de subunitats) i una altra basada en nanopartícules lipídiques que contenen ARNm que codifica aquesta proteïna vírica.

1. a) Dedueix la ruta de processament intracel·lular i presentació antigènica que seguirà la proteïna generada després de la injecció de la vacuna d'ARNm en una cèl·lula dendrítica, i justifica per què aquesta plataforma indueix de manera eficaç tant limfòcits T citotòxics (CD8+) com limfòcits T col·laboradors (CD4+) i limfòcits B, a diferència de la vacuna de proteïna purificada.
2. b) Des del punt de vista de la bioseguretat, justifica per què la vacuna d'ARNm no presenta el risc de reversió a virulència que presenten les vacunes tradicionals de virus atenuats ni el risc d'integració gènica a l'ADN de l'hoste.

A la taula següent es mostren les dades clíniques i analítiques de dos pacients de 45 anys, sense patologies prèvies, al setè dia des de l'inici dels símptomes d'una infecció vírica respiratòria aguda:

• Pacient A: Càrrega viral en exsudat nasofaringi: molt baixa; IL-6 en sèrum: 12 pg/mL (valor normal: < 7 pg/mL); Proteïna C reactiva: 8 mg/L (valor normal: < 5 mg/L); Saturació d'O2 basal: 97 %.

• Pacient B: Càrrega viral en exsudat nasofaringi: molt baixa; IL-6 en sèrum: 185 pg/mL (valor normal: < 7 pg/mL); Proteïna C reactiva: 140 mg/L (valor normal: < 5 mg/L); Saturació d'O2 basal: 86 %.

1. a) Interpreta l'aparent paradoxa del Pacient B: com s'explica que, tenint una càrrega viral ja molt baixa, presenti un quadre clínic d'insuficiència respiratòria molt més greu que el Pacient A? Justifica el fenomen immunològic subjacent i el concepte de «tempesta de citocines».
2. b) En una sessió clínica, un metge proposa administrar una dosi massiva d'antivirals al Pacient B, mentre que un altre suggereix administrar anticossos monoclonals bloquejadors del receptor d'IL-6 juntament amb glucocorticoides (immunosupressors). Raona quina de les dues estratègies terapèutiques és la biològicament adequada en aquest estadi per al Pacient B i quina conseqüència tindria aplicar l'opció descartada.

Les cèl·lules de certs tumors malignes expressen a la seva superfície concentracions molt elevades del lligand PD-L1, el qual interacciona de manera específica amb el receptor inhibidor PD-1 expressat a la membrana dels limfòcits T citotòxics (CD8+) infiltrants de l'estroma tumoral.

1. a) Modela o descriu esquemàticament la interacció molecular entre la cèl·lula tumoral i el limfòcit T citotòxic (considerant tant el complex pèptid tumoral-MHC I amb el TCR com l'eix PD-L1 amb PD-1) i dedueix per què aquest mecanisme permet al tumor evadir la resposta immunitària adaptativa malgrat expressar neoantígens mutacionals a la seva superfície.
2. b) En assajos clínics s'utilitzen anticossos monoclonals que s'uneixen al receptor PD-1 i bloquegen la seva interacció amb PD-L1. Prediu la resposta antitumoral esperada en els pacients després del tractament i raona per què entre un 15 % i un 25 % d'ells desenvolupa efectes adversos autoimmunes com ara tiroïditis, colitis o vitiligen.