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Citochine: Proteine che mediano la comunicazione tra cellule di tipo diverso; fanno parte dei mediatori solubili/della componente umorale. All’interno di questo gruppo troviamo soprattutto le chemochine, con funzione di mediare la chemiotassi, e i fattori di crescita. La loro funzione di mediare l’informazione avviene grazie a vie di trasduzione del segnale, caratterizzate da un’attivazione a cascata, attraverso recettori specifici. Pronte solo per brevi periodi, in basse concentrazione e solo se necessarie (in seguito a stimoli). Alcune caratteristiche delle citochine sono: il pleiotropismo, cioè a seconda del bersaglio cellulare si avranno effetti biologici diversi , la ridondanza (più citochine svolgono la stessa funzione), la sinergia (due o più citochine inducono un effetto maggiore rispetto alla soma dei loro singoli effetti), e l’antagonismo (azioni opposte di alcune citochine). Una volta che interagiscono col recettore, possono attivare molteplici vie di trasduzione del segnale, come quelle della JAK/STAT, dei fattori SMAD, STAT, NFAT o di fattori di trascrizione come NF-kB e AP-1. Nella risposta infiammatoria, le citochine possono avere un ruolo pro-infiammatorio (citochine Th1), dunque favoriscono al risposta infiammatoria, o un ruolo antinfiammatorio (citochine Th2), per cui la bloccano. Oltre alla risposta infiammatoria, le citochine sono molto importanti nel mediare la morte cellulare per apoptosi per via estrinseca (i recettori per apoptosi sono recettori per citochine). Tuttavia, una iperproduzione di citochine può risultare dannosa per l’organismo, dal momento che i bersagli biologici di queste proteine sono tantissimi e tutte le cellule dell’organismo risultano esposte alla loro azione. Immunità naturale: Anche chiamata immunità innata o nativa o aspecifica; rappresenta la prima linea di difesa dell’organismo. Le barriere sono di tipo fisico e chimico, come la cute, la temperatura, le mucose, la saliva, le lacrime; troviamo inoltre la componente umorale costituita da citochine e dal sistema del complemento, e la componente cellulare, costituita da macrofagi e cellule natural-killer (NK). Possiamo però trovare dei componenti che sono al confine con la risposta aspecifica quali le cellule NK, i linfociti Tγδ, e i linfociti B-1. In generale i due principali tipi di risposta del sistema immunitario innato sono l’infiammazione (flogosi) e la difesa contro i virus. A differenza dell'immunità adattiva, l'immunità innata risponde in modo simile a successivi incontri con un determinato microrganismo, per cui non migliora la propria capacità di riconoscere un microbo a un incontro. Riconosce però strutture molecolari che sono condivise da varie classi di microrganismi (spesso strutture che sono essenziali per la sopravvivenza e l'infettività dei microrganismi) e non sono espresse dalle cellule dell’ospite. Rispetto all’immunità adattiva, è più efficiente nel discriminare molecole/cellule self dal non self. Immunità specifica: Anche chiamata immunità adattiva. Alcune caratteristiche sono: la specificità verso determinanti antigienici (epitopi), la specializzazione, la memoria, l'autoregolazione (quando la concentrazione di un antigene scende sotto il valore soglia gli elementi effettori scompaiono), la discriminazione del self. L'antigene riconosciuto dal linfocita è una molecola o una porzione di una molecola che in grado di legarsi al recettore linfocitario dei linfociti T (TCR) o B (BCR). La capacità di un antigene di attivare la risposta immunitaria e la immunogenicità, che dipende da diversi fattori come la via di penetrazione nell'organismo, la natura chimica, la complessità, le dimensioni… In generale gli epitopi possono essere di tre tipi: determinanti conformazionali (il riconoscimento dipende dalla struttura assunta), determinanti lineari (riconoscimento dipende dalla sequenza di amminoacidi), determinanti neoantigenici, derivanti da proteolisi (prodotti in seguito a modificazioni della proteina in certe condizioni). Le molecole leganti l'antigene invece sono i T cell receptors =TCR, che non troviamo mai liberi, ma sempre sulla superficie cellulare, le immunoglobuline (linfociti B), che troviamo solubili e dunque libere, oppure di membrana (BCR) e le molecole di istocompatibilità. Attivazione del complemento per via classica: Dipende da immunocomplessi, cioè da legame anticorpo-antigene. Viene assemblata la proteina C1, formata da 3 monomeri di C1q, ciascuno con due strutture globulari per il legame con l’immunocomplesso. Dopo il legame si ha un cambiamento
conformazionale e viene esposto il sito attivo di C1r, che lavora sul substrato C1s, attivandolo. Si ha dunque l’inizio di una cascata proteolitica, che attiva la via classica. C1q attiva interagisce con C4, che taglia in C4a e C4b. Quest’ultima si ancora al microrganismo. Viene poi tagliata anche C2, in C2a e C2b. Questa volta è C2a che si lega a C4b e si forma così il complesso della C convertasi della via classica (C4b2a). Lo step successivo riguarda la formazione della C convertasi, che avviene in seguito al taglio su C3; otterremo C3a e C3b. C3b hya cos’ un gruppo tioestere accessibile, che consente l’attacco alla superficie di membrana, mentre è inattivato in fase fluida. Otteniamo C4b2a3b, che taglia C5 in C5a e C5b. I frammenti piccoli ottenuti, come C3a e C5a sono anafilotosine, mediatori dell’infiammazione. Col C5b si assemblano C6 e C7; quest’ultima ha una coda per l’ancoraggio in membrana, e si unisce poi a C8, con una lunga coda idrofobica per il legame definitivo. L’ultimo a legarsi è C9, formando così il complesso C5b6789. Attivazione del complemento per via alternativa: Diversamente dalla via classica, si parte direttamente da C3, che in condizioni normali non ha ancora il ponte tioestereo esposto e non può ancorarsi o interagire con altre proteine. Si lega all’acqua formando una forma instabile, potendo così interagire con i fattori B e in seguito D, tipici della via alternativa. fD è una proteasi e taglia B in Ba e Bb, che rimane dunque legato a C instabile. C3(H2O)Bb è dunque la C3 convertasi in fase fluida, caratterizzata da una cinetica di reazione molto bassa. La C3 convertasi taglia C3 in C3a e C3b, presente in quantità molto minori rispetto alla via classica. C3b si può legare alla membrana della cellula batterica; arriva B, poi il fattore D e di nuovo abbiamo C3bBb, una C3 convertasi più veloce di quella in fase fluida. I frammenti C3b si legano alla C3 convertasi formando la C5 convertasi della via alternativa. Dopo il taglio di C5 in C5a e C5b, quest’ultima si assembla con C6, C7, C8, C9, per la formazione del poro che porterà a lisi cellulare. Meccanismi di regolazione dell’attivazione del complemento: Per il blocco su cellule self o su cui non è necessario che si attivi la via del complemento. Per la via classica ho 4 livelli di inibizione; posso avere l’inibizione di C1 (per cui non si produrrà C4b), oppure posso avere l’inibizione della C3 convertasi o della C5 convertasi, oppure posso agire sull’ultimo step della via, quando si lega C9. Nel caso della via alternativa invece si ha un controllo di tipo meccanico; viene prodotto poco C3b, che viene neutralizzato dall’acqua. La C3 convertasi di membrana si forma solo in presenza del microrganismo. Per ultimo, come nella via classica, si può agire alla fine della via durante l’assemblaggio di C9 e del complesso di attacco alla membrana. Componente cellulare dell’immunità innata: Rappresentata principalmente dai fagociti; troviamo dunque granulociti neutrofili, che sono coinvolti nelle fasi già precoci della risposta e hanno una emivita breve in circolo. La loro produzione è stimolata da citochine; a differenziamento completato non si dividono più. Un’altra classe è rappresentata dai monociti e dal risultato del loro differenziamento, cioè i macrofagi. I primi non hanno attività fagocitica e di solito si trovano nel circolo sanguigno, per poi uscire e differenziarsi in macrofagi. Questi ultimi producono citochine, ingeriscono ed eliminano i microrganismi ed iniziano il processo di riparo dei tessuti. Entrambe queste classi hanno dei recettori per i PAMPs (pathogen associated molecular profile), i DAMPs (damage associated molecular profile), opsonine, fattori chemiotattici, LPS ecc. Riconoscimento dei patogeni: Può essere diretto, cioè senza intermediari; tra recettori di superficie dei fagociti e molecole di superficie del patogeno. Il sistema immunitario innato può dunque riconoscere i PAMPs (pathogen associated molecular profile) oppure i DAMPs (damage associated molecular profile), chevengono riconsciuti grazie a dei PRR, ovvero dei pattern recognition receptor; i PRR che mediano riconoscimento diretto sono i toll-like receptors (TLR), che sono specifici per diverse componenti microbiche. Alcuni di questi TLR sono sulla superficie cellulare, altri invece negli endosomi, dove riconoscono i microbi che sono stati internalizzati. Il riconoscimento dei patogeni può avvenire per maniera indiretta, tramite opsonizzazione, ovvero il processo secondo il quale un microbo viene ricoperto da molecole che vengono riconosciute da specifici recettori. I recettori per opsonine sono il frammento Fc delle immunoglobuline e i frammenti C3 del complemento.
Differenze tra infiammazione acuta e cronica: Entrambe sono risposte del sistema immunitario innato. L’infiammazione acuta (o angioflogosi), comprende eventi prevalentemente vascolari, ed è caratterizzata da un rapido esordio e da una durata complessiva breve (da minuti ad alcuni giorni);. Comprende una fase vascolare, in cui avviene vaso dilatazione e un aumento della permeabilità vascolare, è una fase tissutale, di fuoriuscita dei leucociti dai vasi verso la lesione o il danno. Comprende mediatori esogeni come Pamp oppure endogeni, di tipo plasmatico o cellulare (sistema del complemento, della coagulazione, delle chinina). Le cellule dell'infiammazione acuta sono principalmente leucociti neutrofili, il cui numero può variare di molto rispetto a quello fisiologico. Manifestazioni sistemiche dell'infiammazione acuta sono infatti la leucocitosi e la febbre. L’infiammazione cronica può avere propria origine da un'infiammazione acuta persistente, oppure può essere di tipo primario, cioè avere caratteristiche croniche sin dall'inizio.in quest'ultimo caso le cellule prevalentemente presenti sono i monociti e dunque i macrofagi, che vengono reclutati di continuo e proliferano localmente, senza venire smaltiti. Altre cellule sono i linfociti T che producono citochine che a loro volta stimolano altri linfociti. Mediatori chimici dell’infiammazione acuta: I mediatori chimici dell'infiammazione acuta possono essere esogeni, come ad esempio PAMPs di origine batterica, oppure endogeni e in quest'ultimo caso possono essere plasmatici oppure cellulari. Quelli endogeni di origine plasmatica sono generalmente prodotti da precursori inattivi nel plasma (zeme oggi Eni) e si attivano a cascata. Questi sono i sistema del complemento, sistema delle chinina, il sistema della coagulazione tra i quali esiste una regolazione reciproca e che hanno come punto comune di attivazione di interrelazione il fattore XII di Hageman. I mediatori endogeni cellulare invece possono essere preformati, come istamina e serotonina o insiemi liso somi ali, quindi contenuti in organuli cellulari rilasciati sotto stimolazione, oppure possono essere di nuova sintesi e prodotti al momento della risposta infiammatoria. Questi ultimi sono gli eicosanoidi, e quindi i metaboliti dell'acido arachidonico prodotti da lipossigenasi o da cicloossigenasi, PAF (fattore attivante le piastrine), le specie reattive dell'ossigeno e dell'azoto, le citochine pro infiammatorie ed antinfiammatoria e infine molecole di adesione. Mediatori endogeni plasmatici: Vengono prodotti da precursori inattivi nel plasma e si attivano a cascata. Sono il sistema del complemento, delle chinina e della coagulazione, tra i quali c’è una regolazione reciproca e che hanno un punto di attivazione e interrelazione comune (fattore XII di Hageman). Il sistema del complemento ha un ruolo fondamentale sia nell’immunità innata sia nella acquisita ed è formato da 9 fattori proteici, che si attivano a cascata con 3 modalità diverse e che termina con il complesso di attacco alla membrana. Contribuisce a vasodilatazione, chemiotassi e adesione leucocitaria, fagocitosi, azione diretta sui linfociti B e rilascio di mediatori dell’infiammazione. Il sistema delle chinine invece contiene proteine ad attività enzimatica con azione di infiammazione, controllo della pressione, coagulazione e dolore; le chinine derivano dalle bradichinine grazie alla callicreina. Il sistema coagulativo fibrinolitico invece può essere innescato per via intrinseca (dall’autoattivazione del fattore XII in seguito a contatto con superfici a carica negativa) o estrinseca (attivazione da danno tissutale). Con questo sistema di instaura un loop a feedback positivo col sistema delle chinine. Mediatori endogeni cellulari: Sono prodotti da neutrofili, piastrine, macrofagi, cellule muscolari lisce ed endoteliali. Possono essere preformati, conservati in granuli e rilasciati sotto stimolo oppure sintetizzati sul momento. I primi sono amine vasoattive come istamine e serotonina, ed enzimi lisosomiali. L’istamina viene liberata in seguito a lesioni fisiche, chimiche, da reazioni immuni e altri mediatori chimici. Agisce su contrazioni delle cellule muscolari lisce, produzione di dolore, di chemochine, sintesi di ossido nitrico, dilatazione e permeabilizzazione. La serotonina ha effetti simili all’istamina, agendo su una grande varietà di recettori. Quelli di nuova sintesi sono: eicosanoidi (metaboliti dell’acido arachidonico) prodotti da lipossigenasi e ciclossigenasi, come leucotrieni, prostaglandine; PAF fattore attivante le piastrine, specie reattive dell’ossigeno e dell’azoto; citochine come TNF-alfa, IFN-gamma, IL-1.
Guarigione/risoluzione del processo infiammatorio: Il processo di risoluzione inizia con: cessazione di reclutamento dei neutrofili, la trasformazione dei macrofagi M1 in M2, cioè con fenotipo pro-risolutivo, e con sintesi di citochine come il TGF-β, uscita dei macrofagi tramite sistema linfatico. Ora possono avere inizio i fenomeni di guarigione. Col termine guarigione si intende la capacità di rimpiazzare le cellule danneggiate e riparare i tessuti; può quindi avvenire per rigenerazione (ricostruzione dei tessuti lesi con cellule dello stesso tipo) o riparazione (inserimento di tessuto connettivo per il ripristino delle strutture lese, con formazione di cicatrici). La cicatrizzazione è infatti il processo di formazione del tessuto di granulazione, che riguarda la proliferazione di fibroblasti e di vasi grazie alle citochine e i fattori di crescita liberati. La guarigione è dunque suddivisibile in diverse tappe: 1.risolusione dell’infiammazione e rimozione dei detriti cellulari, 2.proliferazione e migrazione di cellule parenchima, 3.formazione del tessuto di granulazione, 4.contrazione della ferita, 5. Acquisizione della resistenza. DAMPs, PAMPs: attivazione fagociti: Con il termine DAMPs si intende damage-associated molecular profile, ovvero i profili molecolari associati al danno. Queste sono molecole che vengono rilasciate da cellule dalle cellule danneggiate o necrotiche. Sono fisiologici, ma in condizioni normali sono nascosti dai fagociti. I PAMPs invece sono i profili molecolari associati ai patogeni (come il LPS, l’RNA a doppia elica, i N-formil-metionil peptidi…). Questi possono essere opsonizzati, ovvero ricoperti da opsonine (anticorpi IgG), molecole che rivestono i microbi potenziando dunque la loro fagocitosi. Il risultato del riconoscimento da parte dei fagociti porta all’attivazione del processo di fagocitosi; la membrana dei fagociti crea una tasca in cui è contenuto il materiale estraneo, questo viene internalizzato in un fagosoma. Successivmente il fagosoma si fonde con un lisosoma, dando dunque origine a un fagolisosoma; il materiale qui internalizzato viene eliminato grazie a una serie di meccanismi ossigeno indipendenti e ossigeno dipendenti. I primi coinvolgono l’azione degli enzimi lisosomiali, del lisozima, della lattoferrina, ma necessitano anche dei secondi, che stimolano la produzione di specie reattive dell’ossigeno grazie all’azione dell’ossidasi fagocitica, che induce stress ossidativo. Ruolo dei leucociti nella risposta infiammatoria: I leucociti sono un’ importante componente cellulare del sangue, E sono fortemente coinvolti nella risposta infiammatoria. In particolare i granulociti neutrofili sono i primi rappresentano la prima difesa dell'organismo, intervenendo rapidamente in qualsiasi generico processo infiammatorio. Sono anche leucociti più numerosi e e la loro produzione aumenta di molto Durante l'infiammazione grazie a stimoli da parte di mediatori chimici. I hanno grande capacità fagocitica. I granulociti eosinofili invece hanno una scarsa capacità fagocitica e li troviamo coinvolti in allergie o infezioni da parassiti e virus; I granulociti basofili invece sono anch'essi coinvolti nella risposta allergica dal momento che contengono istamina e IgE. I monociti, che si differenziano in macrofagi, intervengono in seconda battuta dopo i neutrofili collaborando all'uccisione di patogeni fagocitandoli. Possono differenziarsi in cellule dendritiche che sono in grado di presentare l'antigene ai linfociti T, quindi attivando la risposta immunitaria specifica. Questi sono molto coinvolti e presenti in gran numero nell'infiammazione cronica, Dove vi è un reclutamento continuo di monociti a causa di fattori chemio tattici, la proliferazione locale di macrofagi e l'immobilizzazione di questi in sede infiammatoria. Un altro tipo di leucociti è rappresentato dai linfociti e dalle cellule NK; queste ultime grazie al rilascio di perforine e granzimi, da loro secreti, contribuiscono all'eliminazione di cellule anomale amplificando e attivando dunque la risposta infiammatoria. Proteine fase acuta: Le proteine di fase acuta rappresentano una delle manifestazioni sistemiche dell'infiammazione, ed anche un aspetto valutativo nella pratica clinica a scopo dunque diagnostico. Queste proteine infatti sono normalmente poco presenti e la loro produzione da parte del fegato viene stimolata dalle citochine liberate in sede infiammatoria. Queste proteine comprendono la proteina C reattiva (PCR), il fibrinogeno e la proteina amiloide A sierica (SAA). La PCR è una proteina solubile, facente parte della famiglia delle penetrassine e dei recettori PRR. Infatti è in grado di riconoscere dei componenti della membrana batterica o dei detriti cellulari e di opsonizzarli determinando inoltre la fissazione di proteine del complemento. La SAA invece è un apolipoproteina, sempre parte
Caratteristiche antigeni: L'antigene è una molecola, oppure una porzione di una molecola (un epitopo) in grado di legarsi a un recettore linfocitario, dunque a un BCR o a un TCR. Questa sua caratteristica di poter interagire con un recettore e definita di antigienicità; tuttavia il fatto che un antigene si lega a un recettore linfocitario non significhi che questo si attivi.definiamo infatti immunogenicità, la capacità di un antigene di attivare una risposta immunitaria. Questo dipende da fattori come la modalità di ingresso nell’organismo, la natura chimica dell'antigene, le dimensioni, la digeribilità, la risposta individuale. Riconosciamo tre tipi di determinanti antigienici; quelli conformazionali, che vengono persi con la denaturazione, quelle lineari il cui riconoscimento dipende dunque dalla sequenza aminoacidica; in questo caso la denaturazione non fa perdere la capacità antigienica, a volte infatti si ottiene accessibilità a un determinante precedentemente nascosta. Infine riconosciamo i determinanti neo antigienici, che vengono creati da proteolisi, quindi da modificazioni inserite sulla proteina. Categorie di epitopi: Con il termine epitopo ci si riferisce alla porzione di antigene riconosciuta da un BCR o un TCR. Gli epitopi, o determinanti antigienici, possono essere classificati in tre categorie: il determinanti conformazionali, presenti finché viene mantenuta la loro conformazione.la denaturazione quindi causa la perdita di funzione. I determinanti lineari, dove il riconoscimento avviene solo attraverso una certa sequenza aminoacidica. In questo caso la denaturazione non fa perdere la capacità antigienica, anzi, a volte denaturando si ottiene accessibilità a un determinante che prima era nascosto.l'ultima categoria è rappresentata dai determinanti ne ho antigienici, che derivano da modificazioni inserite sulla proteina. In condizioni normali dunque non sono presenti ma vengono prodotti quando la proteina subisce una modificazione. Struttura e funzioni delle immunoglobuline: Anche chiamate anticorpi, sono prodotti dai linfociti B e si trovano in forma secreta, e dunque solubile, oppure sulle membrane. Formate da 4 catene polipeptidiche, ciascuna con una porzione variabile e una costante; due catene pesanti e due leggere (VH e VL), entrambe identiche fra loro. L’antigene si lega alla porzione Fab, costituita da una catena leggera coi suoi domini V e C e da una porzione di catena pesante con un dominio C e uno V. La specificità del frammento Fan è determinata proprio dalle porzioni variabili. I restanti domini C della catena pesante costituiscono invece il frammento cristallizzabile (Fc), che è la regione effettrice e di interazione con la superficie cellulare. Dal momento che un’immunoglobulina contiene due siti Fab, essa avrà due siti di legame per l’antigene identici tra loro. Conosciamo 5 classi di Ig, ovvero 5 diversi tipi di catene pesanti (quindi avremo più isotipi, cioè classi di Ig definite in base alla struttura delle regioni C delle catene pesanti). Questi saranno: IgA, IgM, IgG, IgE, IgD. Con il termine allotipo invece ci si riferisce a Ig che sebbene appartengano alla stessa classe (es G) possono presentare differenze nella sequenza aa di una delle catene pesanti. Infine con idiotipo si indica la specificità di un anticorpo verso un determinato antigene. Agli anticorpi sono attribuibili diverse funzioni: recettori di membrana, neutralizzazione degli antigeni, attivazione del complemento, opsonizzazione, ADCC (ovvero reazioni di citotossicità in seguito all'attivazione della via del complemento per via classica, questo viene anche grazie alle cellule NK che si possono attivare verso dei bersagli opsonizzati dalle IgG), immunità mediata da IG a, immunità neonatali da IgG (immunizzazione passiva tra madre e neonato), ipersensibilità mediata da IgE Definizione di isotipo, allotipo e idiotipo: Affinità e avidità delle immunoglobuline: L'affinità indica la forza con cui ogni sito di legame di un anticorpo interagisce con l'epitopo. Una maggiore affinità vuole dunque significare una maggiore forza di legame (e dunque una maggiore costante di dissociazione, ovvero la quantità di energia necessaria per rompere il legame). Con il termine avidità invece si indica la somma delle affinità, ovvero la forza totale di legame dell'intera immunoglobulina con l'antigene.in questo caso possiamo quindi dire che a livello di avidità, e più
avida una IgM rispetto a una IgG (essendo l’IgM rilasciata in forma pentamerica e l’IgG monomerica), ovviamente a parità di affinità. Il legame antigene anticorpo è reversibile, non covalente. BCR e TCR: I BCR, o B cell receptor, sono immunoglobuline di membrana, unica forma in cui la IgM può essere monomerica (quando secreta infatti è pentamerica). Si trova esposta completamente verso lo spazio extracellulare, manca dunque della porzione intracellulare per cui non può trasdurre il segnale. Questa funzione viene dunque svolta da molecole accessorie vicine all'immunoglobulina, che hanno domini intracellulari. Il legame dell'antigene è mediato dal corecettore CR2, uno dei 5 recettori delle proteine del complemento, con funzione secondaria di corecettore per i linfociti B. In seguito al legame con l’antigene si ha la fosforilazione delle tirosine sui domini ITAM delle molecole accessorie, con conseguente segnale di attivazione mandato al nucleo. Il TCR risulta meno complesso del the BCR, è sempre e solo di membrana e contiene una catena pesante ed una leggera, con una regione variabile è una regione costante. Anche in questo caso la porzione intracellulare è molto piccola e dunque incapace di trasmettere il segnale. In questo caso sarà dunque presente il complesso CD3, complesso multiproteico in cui riconosciamo due catene epsilon, una γ e una δ, ciascuna dotata di un dominio immunoglobulinico, con in coda sempre dei domini ITAM. A differenza di BCR, nei TCR troviamo sotto di esso due proteine Z, contenenti in tutto sei domini ITAM (3 per catena). Le due catene Z potranno dunque fosforilare 12 residui di tirosina.quando tutte le tirosine saranno fosforilate sia avrà l'avvio dell’attivazione. MHC: struttura e funzioni Complesso maggiore di istocompatibilità, scoperto durante esperimenti di trapianto tra topi diversi.permette la risposta di cellule T ad antigeni non self. Riconosciamo due classi di MHC; le molecole di classe I che legano i corecettori CD8, e le molecole di classe II, che legano i CD4. Le prime le troviamo espresse in quasi tutte le cellule nucleate, mentre le seconde le troviamo espressi in tutte le cellule che possono presentare l'antigene. Quelle di classe uno sono formate da una catene alfa1 e una alfa2 che formano la tasca di legame (per un peptide di circa 10/20aa) una alfa3 c'è una coda che attraversa la membrana della cellula che presenta l’antigene e permette interazione col CD8, infine la beta2-microgloblulina, che non ha usi dal punto di vista immunologico ma stabilizza la molecola. questi ultimi due contengono il motivo immunoglobulinico. Nel caso delle molecole di classe due invece la tasca di legame (per un peptide di più di 20 aa) è formata dalla catena alfa uno e dalla catena beta uno, mentre alpha due e beta due hanno delle code transmembrana e contengono il motivo immunoglobulinico. Beta conteine il sito di legame per legare il CD4. Geni che codificano per MHC uno e due sono ereditati per codominanza, ogni molecola MHC lega un solo piede per volta, ma a uno stesso in MHC in tempi diversi si possono legare peptidi diversi. Tuttavia tutti quelli che si legano a uno specifico MHC che ci mostrano caratteristiche comuni. MHC-presentazione antigene ai linfociti T: La presentazione dell'antigene ai linfociti T avviene grazie all'esposizione dei complessi MHC- peptide. Nel caso dei linfociti T helper CD4+, presentazione avviene grazie alle molecole di classe due, mentre per i linfociti T citotossici CD8 avviene grazie le molecole di classe uno e a carico di cellule presentanti l'antigene non professionali (la cellula bersaglio funziona da apc). I peptidi che si verranno a trovare nella tasca di legame delle molecole di istocompatibilità interagiscono con i residui ancora, per cui le MHC non possono discriminare da peptidi self o non self. Espongono solo ciò che è compatibile in base ai residui ancora. In particolare le MHC di classe uno si trovano nel reticolo endoplasmatico, dove caricheranno il peptide che vi entrerà attraverso un cancello ATP dipendente. Per quelle invece di classe II la tasca di legame non è accessibile perché già precedentemente occupata; interverrà dunque una proteasi per tagliare l'occupante e liberare la tasca di legame. Dal Golgi poi le molecole di istocompatibilità verranno esposte sulla superficie cellulare. Diversificazione e generazione repertorio BCR/TCR: Rappresenta uno step fondamentale del processo di maturazione dei linfociti T e B, antigene- indipendente. I pilastri della diversificazione del repertorio linfocitario sono 3: -diversità combinatoria: ovvero la ricombinazione somatica dei segmenti v-d-j. Si basa sulla diversa combinazione di frammenti genici, su base casuale. Intervengono i geni RAG1 e RAG2,
Questa verrà esposta alla superficie della cellula in associazione di una catena leggera a formare un TCR provvisorio. Sempre nel pre-T parte il riarrangiamento sulla catena leggera, con l’unione di un V e J. Viene prodotta dunque la proteina, per cui si avrà sia una catena pesante sia una leggera, ottenendo un TCR che sostituirà quello provvisorio segnando il passaggio da pre-T a linfocita T immaturo, concludendo la fase antigene-indipendente. I linfociti T immaturi sono doppi positivi, per cui seguono due punti di verifica; nel primo si mettono a contatto con l’antigene e si verifica la loro interazione. Se questa sarà molto forta, i linfociti sono autoreattivi e vengono eliminati. È poi necessario capire se i TCR sono in grado di vedere le molecole di istocompatibilità: il TCR prenderà dunque contatto con un MHC con un peptide nella tasca di legame. Selezione positiva: si tengono solo linfociti maturi che vedono il MHC. Negativa: tolgo quelli che vi si legano con troppa avidità. Del 10% che si salva, una parte diventerà CD4+ e un’altra CD8+. Attivazione linfociti T: Un linfocita T naive viene a contatto con un antigene presentato da MHCI/MHCII, questo si traduce in una trasduzione del segnale che comporta l’espressione del recettore ad alta affinità per l’IL-2 e la sintesi della stessa. L’IL-2 è un GF fondamentale, che stimola la proliferazione dei linfociti T in cellule effettrici e cellule memoria. Un’altra modalità di attivazione, però aspecifica, dipende dalla presenza dei superantigeni, che fanno da ponte tra le MHC e il TCR, attivando il linfocita T a produrre citochine che causano variazioni del microambiente, rendendolo proinfiamamtorio, e che influenzano la risposta immunitaria attivata in quel distretto. Quando c'è interazione con cellule presentanti l'antigene, i recettori si spostano sulla membrana concentrandosi nelle zone delle lipid rafts, zone con elevata concentrazione di colesterolo. Infatti al di sotto di queste zone si trovano buona parte delle proteine che partecipano alla trasduzione del segnale. Quindi, secondo il fenomeno del capping, i recettori clusterizzano, disponendosi in specifiche zone di membrana. Oltre al riconoscimento dell'antigene, per l'attivazione dei linfociti è fondamentale il riconoscimento di molecole costimolatorie presenti sulla superficie della APC. Forniscono ai linfociti T dei segnali biochimici che cooperano con la stimolazione da parte dell'antigene. Per i linfociti T le più note sono la B71 e la B7-2, riconosciute da un corecettore CD28. I segnali generati da CD 28 sono essenziali per innescare la risposta immunitaria dei linfociti T Naive; la necessità del coinvolgimento delle molecole costimolatorie fa sì che linfociti T Naive possono essere attivati solo da antigeni microbici e non da sostanze innocue o self. Attivazione dei T helper: Attivazione dei linfociti Thelper: la cellula naive CD4+ entra in contatto con l’antigene sull’APC. Sarà il microambiente in cui ha luogo l’attivazione a decidere la differenziazione in linfocita Th1 o Th2. Nel caso in cui il microambiente sia proinfiammatorio, ci sarà probabilmente un’elevata concentrazione di IFN-gamma, che agisce sul linfocita in via di attivazione, attivando dunque TF come STAT1 e TBET e successivamente STAT4, con produzione ci un clone di linfociti Th1, che rilasciano citochine proinfiamamtorie. Questi infatti sono prevalentemente coinvolti nel potenziamento della risposte cellula-mediate, indirettamente tramite produzione di anticorpi opsonizzanti o direttamente. Nel caso in cui invece il microambiente sia antinfiammatorio, il linfocita verrà in contatto con citochine tipo IL-2 e IL-4, antinfiammatorie. Verranno dunque attivati TF come STAT6 o GATA, con conseguente espansione clonale di linfociti Th2, che rilasciano citochine antinfiammatorie. I Th infatti sono coinvolti nel potenziamento delle risposte umorali (anticorpi neutralizzanti, attivazione di eosinofili, di macrofagi, stimolazione della produzione di proteine del complemento). Attivazione dei T citotossici: L’attivazione dei T citotossici è innescata dal riconoscimento dell’antigene associato a MHC di classe I e richiede molecole costimolatorie e/o linfociti T helper. Una caratteristica unica dei CD8+ è costituita dalla necessità, affinché avvenga l'attivazione, che gli antigeni citoplasmatici di una cellula vengono presentati da una cellula dendritica attraverso un meccanismo di presentazione crociata. Inoltre un'altra caratteristica è che la loro differenziazione in linfociti citotossici in cellule della memoria può richiedere la concomitante attivazione detti helper. I linfociti T citotossici eliminano un bersaglio cellulare inducendo apoptosi tramite due meccanismi: grazie a esocitosi di granuli che determinano aperture sulla membrana bersaglio
attraverso delle perforino. Questi serviranno per iniettare proteine enzimatiche (caspasi) che si attivano nella cellula bersaglio e la inducono ad apoptosi. L’altra modalità è invece rappresentata dall'induzione di apoptosi tramite il meccanismo di interazione Fas-Fas ligando. Tutte le cellule dell'organismo esprimono Fas, solo alcune FasL. I linfociti T attivati sono capaci di esprimere FasL nel momento in cui è attivato; quando si avvicinerà alla cellula bersaglio sarà in grado di eliminarla in seguito all'interazione del ligando di Fas con il recettore specifico. Spegnimento della risposta dei linfociti T: Meccanismo comune ai CD4+ e ai CD8+. Attivazione linfociti B: Fase di riconoscimento dell’antigene, una fase di espansione clonale e una di differenziamento in cellule effettrici e cellule memoria. Nel caso dei linfocita B il riconoscimento dell’antigene non è mediato dalla presentazione; attraverso le IgM (o IgD) riconosce direttamente un antigene. Quando di ha interazione con l’antigene, i recettori oligomerizzano, processo che è mediato dall’interazione diretta con l’antigene. L’oligomerizzazione comporta l’avvicinamento del complesso recettoriale alla cinasi Lyn, che consente il reclutamento della cinasi Syk che fosforila le Tyr sui domini ITAM. Oltre al segnale trasdotto dal BCR il segnale dev’essere trasmesso anche dalle molecole costimolatorie (fondamentale per trasduzione del segnale). Si ottengono così una serie di TF (NFAT, NF-kB, AP-1) Il linfocita B va dunque in espansione clonale; una quota di queste diventano in cellule memoria, mentre il rimanente differenza a produrre plasmacellule, cioè cellule capaci di produrre anticorpi che vengono secreti. Quando si attiva un linfocita naive si ha una risposta primaria, in cui le plasmacellule che si producono producono IgM, mentre quando attiviamo le cellule memoria, e abbiamo dunque una risposta secondaria più rapida, possiamo avere plasmacellule cellule in grado di effettuare lo scambio dell’isotipo, e dunque capaci di produrre Ig diverse dalle IgM e di raggiungere la specializzazione. Nelle cellule B quiescenti, l’mRNA codifica per un segmento idrofobico che permette l’ancoraggio alla membrana cellulare, mentre nelle plasmacellule questo segmento è perso e le Ig sono secrete. Il tipo di plasmacellule che originano dl differenziamento del clone originato dall’attivazione del linfocita V maturo dipende dal tipo di antigene prodotto dall’attivazione. Antigeni di natura proteica sono timo-dipendenti, cioè possono essere presentati ai linfociti T, mettendo in atto la cooperazione tra B e T, con conseguenze come scambio dell’isotipo e maturazione dell’affinità. Se è non proteico, dunque timo-indipendente, non può essere presentato ai linfociti T. Scambio di isotipo: Il processo di scambio dell’isotipo riguarda l’attivazione dei linfociti B ed avviene prima dell’espansione clonale. Quando sia l'interazione di un linfocita B con un antigene timo dipendente, dunque di natura proteica, questo potrà essere presentato in associazione a MHC classe II a ai linfociti T helper; in seguito a ciò sia per la produzione di citochine Th2, che potenziano la risposta umorale e permettono di effettuare lo scambio dell'isotipo, consentendo dunque la produzione da parte delle plasmacellule di classi diverse di Ig. Struttura del locus dei geni che codificano per le catene pesanti. Oltre al segmento riarrangiato VDJ e le regioni C, riconosciamo i segmenti switch/S; sono regioni di scambio che in funzione dell’azione di un promotore citochina dipendente, permette di avvicinare al segmento riarrangiato VDJ, una regione costante C che non sia Cmu o Cdelta. Si elimina il DNA interposto con l’intervento di meccanismi di riparazione del DNA. Ottengo il segmento riarrangiato VDJ di fianco a una porzione C (gamma, alfa o epsilon). Questo è un processo irreversibile, per cui all’interno dello stesso clone ci saranno plasmacellule producenti solo un tipo di Ig. Ipermutazione somatica: Processo che si ha contestualmente allo scambio dell’isotipo. Questa avviene a carico della porzione variabile riarrangiata durante la maturazione (il segmento VDJ). Quando cambio liso tipo, non cambia il tipo di antigene con cui limo li immunoglobulina può interagire.se avviene l'iper mutazione somatica lavorando sulle regioni VDJ si interferisce col tipo di antigene con cui l'immunoglobulina può prendere contatto. Si generano delle mutazioni puntiformi che possono modulare l'affinità di legame che l’Ig ha per l'antigene. Questo processo dipende dall'azione
matura né attivata: sarà in uno stato di anergia. Il linfocita T oltre a essere non responsivo, anche se incontra l’antigene, lo riconosce ma è incapace di attivarsi nuovamente. Lo stesso risultato può essere ottenuto quando le molecole costimolatorie invece di trasdurre un segnale di attivazione (come quello tra la coppia B7 e CD28) invia un segnale di inibizione (se B interagisce con CTLA-4 invece che con CD28). Il linfocita sarà dunque incapace di attivarsi ora e in futuro quando sarà in contatto con l’antigene riconosciuto. Se l'ambiente diventa pro-infiammatorio e il riconoscimento viene effettuato in condizioni di forte costimolazione, ci si ritrova di fronte una cellula in cui la costimolazione è molto forte e il rischio che questo linfocita si attivi è elevato. Si ha la rottura della tolleranza, ovvero si attiva il linfocita che era stato reso anergico. Nella condizione non fisiologica si ha un livello di citochine pro infiammatorie più elevato, per cui i livelli di molecole costimolatorie sono alti. Se l'incontro avviene in condizioni fisiologiche invece i livelli di costimolazione sono bassi, per cui si può indurre anergia. AICD : delezione clonale indotta da eccesso di attivazione. Entro certi limiti, molto più sicuro di quanto lo sia l’anergia. In condizioni normali, ho d’elezione clonale nel momento in cui l’antigene viene a mancare; se però l’antigene è self, questo sarà sempre presente, e questo clone viene costantemente stimolato ad essere in attivazione - continua proliferazione dei linfociti T. Questo eccesso di attivazione f asp che ci siano moltissime cellule T che esprimano FasL e che siano in grado di eliminarsi reciprocamente. Ci sono malattie autoimmunitarie che derivano proprio da un malfunzionamento di questo meccanismo, ad esempio nel caso in cui la cellula T non possa produrre un recettore Fas adeguato o FasL, oppure produce molecole che bloccano il processo di morte cellulare per apoptosi (malattie linfo-proliferative). Se un linfocita T Naive sfugge all'induzione di anergia, incontrando un antigene self non posso avere un meccanismo di autoregolazione e avrò sempre un livello di antigene che manterrà il clone inattività. Avrò una iper proliferazione di questo clone finché le cellule si eliminano reciprocamente (attraverso il meccanismo di spegnimento della risposta linfociti T Fas-FasL). Oltre al Fas-FasL posso anche avere induzione di apoptosi regolata dall’ambiente per cui avrò una concentrazione più alta di proteine pro-apoptotiche. Quando l'incontro con l'antigene self avviene in condizioni in cui l'energia non può essere indotta si ha delezione clonale. Ignoranza clonale/segregazione antigienica: dipende dal fatto che viene impedito il contatto fra le cellule del sistema immunitario e gli antigeni. L’impedimento del contatto può dipendere da meccanismi molecolari o da una separazione in comparti anatomici distinti. Per esempio, antigeni nel nucleo di una cellula sono inaccessibili al sistema immunitario (segregazione antigienica di tipo meccanico/anatomico). Oppure mimetismo molecolare; impossibilità di contatto perché l’antigene è mascherato (es da fosforilazione o defosforilazione ecc…). Oppure meccanismo molecolare, che spiega l’esistenza di siti immunologicamente protetti (es cornea, gonadi, cervello alcune parti, placenta…). In questi siti le cellule esprimono costitutivamente Fas-L; il linfocita T non avrà modo di utilizzare il proprio TCR per verificare se gli antigeni espressi sono attivanti o meno, perché immediatamente attraverso il recettore Fas che il linfocita T non attivo esprime verrà indotto ad apoptosi attraverso interazione col Fas-L espresso da cellule dei siti immunologicamente protetti. Stesso meccanismo messo in atto dalle cellule tumorali. Nella placenta invece oltre all’espressione di Fas-L, le cellule del trofoblasto rilasciano citochine antinfiammatorie e in generale down-regolazione del microambiente di feto e placenta per non avere una risposta immunitaria nei confronti del feto. Tolleranza recessiva centrale: Si instaura quando i linfociti in via di sviluppo incontrano gli antigeni self negli organi linfoidi primari (midollo osseo e timo). Processo analogo per i T e B, ma con la variante che questi ultimi immaturi posso attivare l’editing recettoriale. Il meccanismo fondamentale della tolleranza centrale è quello della selezione negativa. È un meccanismo che colpisce linfociti T autoreattivi, che dunque riconoscono i peptidi Self presentati dalle molecole di MHC. Nel timo, alcune cellule epiteliali timiche sintetizzano proteine in maniera ectopica, dunque che non hanno nulla a che fare con il timo e le presentano ai linfociti T. La trascrizione di queste proteine e consentita da un fattore trascrizionale (AIRE) espresso nelle cellule timiche. Verranno poi effettuati altri controlli sulla autoreattività dei linfociti a livello periferico.
Tolleranza dominante: comporta lo switch dell’omeostasi di citochine e chemochine presenti nel microambiente verso un Setting che è antinfiammatorio. Dipende dai linfociti T regolatori, sottopopolazione dei linfociti TCD4 helper. Caratterizzato dall’espansione costitutiva della molecola CD25 (che è catena alfa del recettore ad alta affinità per IL-2) e dall’espressione del TF FoxP3+. Esprimono costitutivamente elevati livelli sia di CD5 sia di CTLA4, che è la molecola costimolatoria responsabile della trasduzione di segnali di inibizione, che aiuta a ridurre la possibilità di attivazione della risposta immunitaria e che media l’induzione di tolleranza. Il linfocita Treg può agire sull’attivazione dei linfociti T naive sia agire sulla funzionalità dei linfociti T effettori. I Treg hanno affinità e avidità di legame con l’antigene molto alta. Meccanismi: Si può avere interazione diretta tra Treg, cellula che presenta l’antigene e il T effettore (che se rispondesse all’antigene si attiverebbe). Oppure interazione non diretta, ma mediata da citochine prodotte dal linfocita T regolatore. Oppure il linfocita Treg può competere col linfocita T effettore per una serie di molecole come fattori di crescita, che il linfocita T effettore necessita e senza i quali non si potrà attivare; andrà dunque incontro ad apoptosi, oppure può essere inibito oppure il T effettore senza i fattori diventa un linfocita Treg. Infatti quando il linfocita T naive nel microambiente di attivazione trova elevati livelli di citochine TH2 antinfiammatorie tenederà a differenziare verso un Treg perché si esprimerà il TF FoxP3. Se invece ci sono anche citochine proinfiammatorie, oltre alle antinfiammatorie, invece di attivare l’espressione di FoxP3 si attiva l’espressione di RORγgt con differenziamento in linfocita Th17, che è sostanzialmente proinfiammatorio. Se c’è una condizione in cui abbiamo omeostasi spinta verso la produzione di linfociti Treg, scapito degli effettori, ci troviamo in una condizione in cui la tolleranza immunologica viene favorita. Al contrario, ci troviamo in una condizione in cui la risposta immunitaria è molto forte. Tolleranza nei linfociti B: Nel midollo osseo: tolleranza centrale (cioè selezione negativa), con eliminazione dei linfociti B immaturi che reagiscono agli antigeni con forte avidità, ma possibilità di recuperarli attraverso il meccanismo dell’editing recettoriale. Circa il 90% viene eliminato per apoptosi.serve anche qui un controllo a livello periferico; o mediante induzione di anergia, oppure mediante un’incapacità di risposta dovuta a un meccanismo di esclusione follicolare (per attivarsi devono raggiungere i follicoli), delezione clonale
