Zjawisko pamięci immunologicznej odpowiada za zdolność do szybszej i skuteczniejszej reakcji układu odpornościowego na ponowną ekspozycję organizmu na Ag. W fazie poprzedzającej rozwój pamięci, układ immunologiczny przygotowuje się do kontaktu z rozmaitymi antygenami tworząc ogromną ilość klonów dziewiczych (naiwnych) limfocytów B i T, z których każdy posiada receptory o unikalnej swoistości. Do wytworzenia pamięci dochodzi po naturalnym kontakcie z patogenem lub immunizacji za pomocą szczepienia ochronnego (etap zależny od antygenu). Po związaniu Ag ze swoistym receptorem na naiwnym limfocycie rozpoczyna się proces proliferacji i różnicowania. Aby właściwie chronić organizm przed chorobami infekcyjnymi, układ immunologiczny powinien dostosowywać odpowiedź do charakteru patogenu i w zależności od tego dążyć do wytworzenia limfocytów efektorowych wyspecjalizowanych do: produkcji przeciwciał neutralizujących (komórki plazmatyczne), wydzielania cytokin i stymulowania innych komórek uczestniczących w reakcji zapalnej (limfocyty T pomocnicze; helper T - Th; CD4+) oraz w razie potrzeby niszczących zainfekowane komórki gospodarza (limfocyty T cytotoksyczne; cytotoxic T - Tc; CD8+).
Po wygaśnięciu pierwotnej reakcji komórki efektorowe ulegają apoptozie i pozostaje pula komórek pamięci immunologicznej, zabezpieczająca organizm przed reinfekcją.
Za hipotetyczne mechanizmy utrzymywania się długotrwałego stanu odporności uważa się długowieczność limfocytów pamięci albo odnawianie się puli limfocytów pamięci pod wpływem długotrwałej prezentacji Ag przez komórki dendrytyczne lub na skutek reagujących krzyżowo antygenów, mitogenów, superantygenów. Ważne jest, aby pula komórek efektorowych generowana była szybko z komórek pamięci po ponownym kontakcie z Ag i aby stan tej gotowości utrzymywał się jak najdłużej, a w przypadku chorób przewlekłych nawet przez całe życie (74;75).
Limfocyty B pamięci immunologicznej w porównaniu do dziewiczych komórek różnią się większym powinowactwem do Ag zarówno receptorów immunoglobulinowych, jak i produkowanych przeciwciał. Jest to efekt hipermutacji w genach VDJ kodujących części zmienne łańcuchów immunoglobulinowych podczas dojrzewania powinowactwa. Dojrzewanie powinowactwa zachodzi po kontakcie z Ag głównie w centrach rozmnażania grudek chłonnych, skąd limfocyty B pamięci przemieszczają się do innych narządów limfatycznych. Uważa się, że dzięki wysokiej ekspresji Bcl6 (transkrypcyjnego czynnika hamującego) blokowane jest ostateczne różnicowanie komórek pamięci i utrzymywany jest ich potencjał replikacyjny. Ta zdolność do ciągłego odnawiania się populacji przypomina właściwości komórek pnia. W razie ponownego kontaktu z Ag limfocyty B pamięci mogą się szybko namnożyć i przejść etapy ostatecznego zróżnicowania w komórki plazmatyczne, wyspecjalizowane do wydzielania przeciwciał o wysokim stopniu powinowactwa do antygenu. Hipotezę tę potwierdza fakt, że w plazmocytach nie stwierdza się ekspresji Bcl6. Po wygaśnięciu odpowiedzi wtórnej pozostaje oczywiście rezerwuar limfocytów, które nie przechodzą w stadium komórek efektorowych, by podtrzymać stan pamięci immunologicznej (75-77). Subpopulacje limfocytów B można zidentyfikować na podstawie różnych klas receptorów immunoglobulinowych oraz ekspresji CD27 na ich powierzchni.
Limfocyty B naiwne mają immunofenotyp IgM+ i/lub IgD+ i nie posiadają antygenu CD27, podczas gdy na komórkach pamięci linii B wykrywa się CD27 i po zaistnieniu przełączenia klas receptory immunoglobulnowe IgG (IgA/IgE), współwystępujące niekiedy z receptorem IgM (78-81). Wyróżnia się też subpopulacje komórek B pamięci o immunofenotypach IgM+IgD-CD27+, IgM-IgD+CD27+, IgM+IgD+CD27+, odpowiedzialne najprawdopodobniej za produkcję przeciwciał we wczesnej fazie odpowiedzi wtórnej (78;82).
Limfocyty T pamięci charakteryzują się między innymi zwiększonym występowaniem na powierzchni cząstek biorących udział w adhezji do komórek prezentujących antygen (antygen presenting cell – APC), zdolnością pobudzenia za pośrednictwem sygnału przez TCR bez konieczności kostymulacji CD28-zależnej oraz ekspresją receptorów dla cząsteczek głównego układu zgodności tkankowej klasy I (major histocompatibility complex – MHC), chroniących przed apoptozą indukowaną aktywacją. Komórki T naiwne i pamięci rozróżnić można za pomocą izoform fosfatazy tyrozynowej CD45, uczestniczącej w procesie aktywacji.
pamięci mają silną ekspresję izoformy RO (83-86). Dodatkowo, w obrębie limfocytów T pamięci immunologicznej (zarówno CD4+, jak i CD8+) wyodrębnia się przynajmniej dwie subpopulacje zróżnicowane pod względem miejsca występowania i funkcji: pamięci centralnej (central memory - Tcm) i pamięci efektorowej (effector memory - Tem). Limfocyty Tcm znajdują się głównie w narządach limfatycznych, co warunkuje wysoka ekspresja na ich powierzchni L-selektyny (CD62L) i chemokinowego receptora 7 (chemokine receptor 7 - CCR7).
Komórki Tcm odpowiedzialne są za ‘przechowywanie’ pamięci, najprawdopodobniej mają zdolność do samoodnowy analogicznie do komórek Bcl6+ i z nich pochodzi pula komórek efektorowych i komórek pamięci efektorowej. Limfocyty Tem lokalizują się w tkankach obwodowych, a dzięki receptorom chemokinowym CCR2 i CCR5 wykazują szczególny tropizm do miejsc toczącego się stanu zapalnego. Na ich powierzchni, w przeciwieństwie do limfocytów Tcm, stwierdza się słabą ekspresję CD62L i brak CCR7. Wykazują aktywność cytolityczną i zdolność do produkcji cytokin. Odpowiadają za szybką wtórną odpowiedź immunologiczną po ponownym kontakcie z antygenem.
Zaprogramowane są prawdopodobnie do ograniczonej ilości mitoz, zakończonych ostatecznym zróżnicowaniem w komórki efektorowe (75;87).
Zjawisko nabycia odporności przez przeniesienie limfocytów z ustroju uodpornionego do uodparnianego nosi nazwę adoptywnego transferu odporności.
Istnieją dowody na to, że w puli komórek hematopoetycznych przeszczepianych biorcy znajdują się również komórki pamięci immunologicznej, które powstały w wyniku wcześniejszej immunizacji dawcy. Przemawia za tym obserwowana niekiedy po HCT od seropozytywnych dawców serokonwersja lub utrzymywanie przez kilka – kilkanaście miesięcy swoistych przeciwciał, przy czym udowodniono ostatnio ich pochodzenie od dawcy (26;88-94). Za komórki zdolne do produkcji przeciwciał u biorcy uważa się limfocyty B pamięci lub długożyjące komórki plazmatyczne (ang. long-lived plasma cells), których obecność w szpiku kostnym potwierdzono w badaniach (74;76;95). Do wytworzenia długotrwałego stanu odporności u biorcy konieczne może być również przeniesienie od dawcy limfocytów Th pamięci o określonej swoistości (96). Dowodzi się, że utrzymywanie odpowiednio wysokiego miana swoistych przeciwciał po HCT uwarunkowane jest reimmunizacją biorcy, czyli reekspozycją limfocytów pamięci na Ag (94;97-100).