Exercicis: Els tipus d'immunitat

La immunitat es pot classificar en natural o artificial, i en activa o passiva. Explica què significa cadascun d'aquests quatre termes i posa un exemple de cada combinació possible.

Què és una vacuna? Explica per què vacunar-se constitueix un exemple d'immunitat activa artificial.

Un nounat rep anticossos de la seva mare a través de la placenta i, després, per la llet materna. Quin tipus d'immunitat és aquesta i per què es considera passiva?

Passar una malaltia infecciosa i quedar protegit contra ella és una forma d'immunitat. Indica com es classifica aquest tipus d'immunitat (natural o artificial, activa o passiva) i justifica la teva resposta.

Les vacunes poden contenir microorganismes atenuats, inactivats, fragments del patogen o toxoides. Explica què tenen en comú totes elles i per què és imprescindible que no causin la malaltia completa.

Què conté un sèrum immune (obtingut d'una persona o un animal ja immunitzat)? Explica per què la seva administració es considera immunitat passiva.

Després d'un contacte de risc amb el virus de l'hepatitis B, a una persona no vacunada se li administren gammaglobulines (anticossos concentrats). Indica quin tipus d'immunitat adquireix i justifica-ho.

Per què la immunitat passiva no deixa memòria immunològica? Raona la teva resposta a partir de les cèl·lules que intervenen, o no, en cada tipus d'immunitat.

El quadre de l'esquema classifica els tipus d'immunitat segons dos criteris. Situa cadascuna de les situacions següents a la casella que li correspon (1 a 4) i justifica la teva elecció: a) passar el xarampió; b) rebre la vacuna del tètanus; c) rebre el sèrum antiofídic després de la picada d'una serp; d) un nadó alimentat amb lactància materna.

El sèrum antitetànic conté anticossos ja fabricats. Explica per què la seva protecció és immediata però de curta durada, i per què tot i així s'administra també la vacuna en la mateixa visita.

Què és la immunitat de grup (o col·lectiva)? Explica per què és important que es vacuni un percentatge alt de la població, fins i tot encara que algunes persones no puguin rebre la vacuna.

Un país elimina el xarampió quan més del $95\ \%$ de la seva població està vacunada, però la malaltia reapareix quan la cobertura disminueix. Explica, a partir del concepte de llindar d'immunitat de grup, per què el xarampió exigeix una cobertura tan alta i què passa quan aquesta baixa.

La vacuna de la febre groga conté virus vius atenuats i protegeix durant dècades amb una sola dosi, mentre que la de la grip (virus inactivats) s'ha d'administrar cada any. Raona per què les vacunes de microorganismes vius solen generar una immunitat més duradora i per què la composició de la vacuna de la grip canvia cada temporada.

Una persona immunodeprimida no pot rebre vacunes de microorganismes vius atenuats. Explica per què, indica quins tipus de vacunes sí que pot rebre i raona com la immunitat de grup la protegeix indirectament.

Les antitoxines (sèrum antitetànic, sèrum antiofídic) s'obtenen immunitzant animals, com ara els cavalls, amb la toxina i purificant després els seus anticossos. Explica quin risc té administrar proteïnes d'una altra espècie (reaccions d'hipersensibilitat, malaltia del sèrum) i com els anticossos monoclonals humanitzats redueixen aquest risc.

Es recomana vacunar les embarassades contra la tos ferina per protegir el nounat. Explica quin mecanisme de transferència d'immunitat ho fa possible, quin tipus d'immunitat rep el nadó i raona per què es recomana repetir la vacuna en cada embaràs.

Un excursionista és picat per un escurçó a la muntanya. A urgències li administren immediatament sèrum antiofídic hiperimmune heteròleg (obtingut de cavall) i es recupera amb èxit. Al cap de vuit mesos, el mateix excursionista pateix una segona picada de la mateixa espècie d'escurçó.

1. a) Prediu si el pacient estarà protegit enfront del verí en aquest segon episodi sense rebre un nou tractament. Justifica la teva resposta analitzant els mecanismes cel·lulars i humorals que es van activar (o no es van activar) després de l'administració del sèrum en la primera picada.
2. b) Descriu com variaria la concentració plasmàtica d'anticossos específics enfront del verí al llarg del temps després de la primera picada tractada amb sèrum, i compara-la amb la corba que s'hauria obtingut si s'hagués emprat una vacuna (toxoide inofensiu).
3. c) Justifica per què l'administració repetida de sèrum obtingut d'una altra espècie animal comporta un risc immunològic greu per al pacient a partir de la segona dosi.

En el seguiment serològic d'un individu vacunat contra el tètanus, s'observa que al cap de 10 anys de la seva última pauta els anticossos circulants (IgG) han caigut per sota del llindar protector (0,01 UI/mL). Tanmateix, després d'administrar-li una dosi de reforç, assoleix concentracions altament protectores (> 1,0 UI/mL) en només 4 dies, enfront dels 12 dies que va trigar a generar-los després de la seva primera vacunació en la infantesa.

1. a) Interpreta la diferència temporal i quantitativa observada després de la dosi de reforç, identificant les poblacions cel·lulars i els processos de selecció i diferenciació responsables.
2. b) Si els anticossos circulants eren indetectables al cap de 10 anys, justifica per què no es pot afirmar que l'individu hagués perdut completament la seva immunitat activa.
3. c) Prediu què passaria amb la resposta a la dosi de reforç si el pacient hagués desenvolupat una immunodeficiència adquirida que destruís selectivament els seus limfòcits T col·laboradors ($T_H$).

Un col·lectiu afirma a internet: «És preferible que els nens passin les infeccions víriques infantils de manera natural per desenvolupar una immunitat més forta i natural, en lloc de rebre vacunes artificials carregades d'antígens aliens».

1. a) Rebat aquest argument comparant el cost biològic i el balanç risc/benefici de la immunitat activa natural enfront de la immunitat activa artificial.
2. b) Des del punt de vista molecular i cel·lular, justifica per què tant una infecció superada com una vacuna eficaç confereixen protecció a llarg termini, identificant les semblances essencials entre ambdós processos.
3. c) Certs patògens salvatges com el virus del xarampió provoquen la destrucció d'una fracció notable dels limfòcits de memòria preexistents en el pacient («amnèsia immunològica»). Prediu les conseqüències d'aquest fenomen per a la salut del nen enfront d'altres infeccions comunes i raona com la vacunació evita aquest efecte.

El virus de la verola de les vaques (cowpox) i el de la verola humana (smallpox) presenten a la seva superfície glucoproteïnes amb epítops antigènics d'estructura tridimensional molt semblant, si bé cowpox no desencadena malaltia greu en l'ésser humà.

1. a) Justifica a escala molecular i cel·lular per què la inoculació amb cowpox va conferir protecció duradora enfront de smallpox, detallant el paper dels receptors BCR, la selecció clonal i les cèl·lules efectores i de memòria.
2. b) Classifica el tipus d'immunitat adquirit després d'aquesta inoculació inicial (natural/artificial i activa/passiva). Si posteriorment s'extragués sèrum d'aquest individu per tractar un malalt agut de verola, dedueix quin tipus d'immunitat rebria aquest últim i quines diferències clau tindria respecte a la de l'individu donant.
3. c) A diferència de la verola, patògens com el virus de la grip o el SARS-CoV-2 no s'han pogut erradicar amb una pauta vacunal definitiva. A partir de les característiques dels seus genomes i dels seus reservoris biològics, prediu dos factors que impedeixen repetir amb ells l'èxit de l'erradicació de la verola.

En un assaig preclínic amb un model animal per frenar un retrovirus molt variable, s'inocula una vacuna basada en la proteïna d'embolcall viral aïllada d'una soca concreta (soca A). El sèrum dels animals vacunats neutralitza amb èxit la soca A in vitro, però és totalment ineficaç enfront de mostres del mateix virus obtingudes del reservori vuit mesos després.

1. a) Interpreta aquesta fallada a escala genètica i molecular: quins canvis han tingut lloc en el virus i per què els anticossos neutralitzants i els receptors dels limfòcits preexistents han deixat de ser útils?
2. b) Si es volgués dissenyar una vacuna universal eficaç enfront de totes les variants d'aquest virus, proposa sobre quin tipus de regions de les proteïnes virals s'hauria de centrar la diana antigènica i justifica biològicament la teva proposta.
3. c) Com a teràpia alternativa, s'administra a un pacient una infusió intravenosa d'anticossos monoclonals àmpliament neutralitzants. Classifica el tipus d'immunitat aportada i prediu raonadament si el pacient quedarà protegit a llarg termini enfront de futures reinfeccions.

El llindar d'immunitat de grup o de ramat ($H$) necessari per tallar la transmissió comunitària d'un patogen es calcula com a $H = 1 - 1/R_0$, on $R_0$ és el nombre bàsic de reproducció. Perquè aquest llindar s'assoleixi mitjançant vacunació, la cobertura vacunal ($V_c$) ha de satisfer la condició $V_c \times E \ge H$, essent $E$ l'efectivitat de la vacuna en escala decimal.

En una comunitat es detecta un brot de xarampió amb $R_0 = 15$. La vacuna disponible té una efectivitat estimada del $95\ \%$ ($E = 0,95$).

1. a) Calcula el percentatge mínim d'individus immunes ($H$) que requereix la població per frenar el brot i determina la cobertura vacunal mínima ($V_c$) necessària per aconseguir-ho.
2. b) Explica el fonament immunològic de l'efecte de ramat: per què un nounat que encara no pot rebre la vacuna queda protegit si s'assoleix aquesta cobertura?
3. c) Si en aquesta comunitat la cobertura vacunal cau al $88\ \%$, prediu què passarà amb la transmissió del virus. Justifica a més per què una malaltia com la grip ($R_0 \approx 1,5$) tolera cobertures vacunals molt menors que el xarampió sense provocar epidèmies descontrolades.

Una pacient amb insuficiència renal avançada se sotmetrà a un trasplantament en el termini de tres mesos, després del qual rebrà tractament immunosupressor de per vida amb fàrmacs que inhibeixen l'activació dels limfòcits T col·laboradors.

1. a) Justifica per què l'administració de vacunes de patògens atenuats estarà estrictament contraindicada un cop trasplantada, i prediu les conseqüències clíniques que tindria en el seu organisme.
2. b) Dissenya una estratègia immunològica completa per protegir aquesta pacient al llarg del temps, proposant tres mesures basades en tipus d'immunitat diferents:

1. Una mesura de prevenció activa a executar abans de la cirurgia de trasplantament.

2. Una mesura de protecció comunitària que involucri els seus convivents habituals i el personal sanitari.

3. Una mesura de rescat urgent si, dos anys després del trasplantament i estant immunosupressa, pateix una ferida profunda de risc tetànic.

1. c) Classifica el tipus d'immunitat (natural/artificial, activa/passiva) que opera en cadascuna de les tres mesures proposades i raona quina o quines generaran memòria immunològica duradora en la pacient.

Les vacunes basades en plataformes d'ARNm contenen seqüències sintètiques encapsulades en nanopartícules lipídiques que codifiquen un antigen de superfície viral (com la proteïna S del SARS-CoV-2).

1. a) Descriu la seqüència biològica que té lloc des que la nanopartícula lipídica entra en una cèl·lula dendrítica o muscular de l'individu vacunat fins que es presenten els pèptids antigènics als limfòcits T en un gangli limfàtic.
2. b) Rebat, amb arguments cel·lulars i moleculars basats en el flux de la informació genètica en eucariotes, dos temors freqüents: 1) que la vacuna pugui causar la infecció vírica completa; 2) que l'ARNm pugui integrar-se en el genoma i modificar l'ADN del receptor.
3. c) En un assaig clínic de fase III per avaluar l'eficàcia protectora de la vacuna, justifica la necessitat d'utilitzar un grup control amb placebo i doble cec. Prediu quins biomarcadors específics (humorals i cel·lulars) s'han d'analitzar a la sang dels voluntaris per confirmar que la vacuna ha generat tant protecció immediata com memòria immunològica.