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Immunologia: Lezione 3 - Componente Cellulo-Mediata e Umorale dell'Immunità Innata, Sbobinature di Immunologia

descrizione dettagliata del sistema del complemento e dei meccanismi di attivazione

Tipologia: Sbobinature

2020/2021

In vendita dal 25/01/2022

Mara8999
Mara8999 🇮🇹

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Immunologia*–*lezione*3*
Componente(cellulo-mediata:((
Fagocitosi)(distruzione)diretta))
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Rimozione(di(immunocomplessi:(regolazione(negativa(della(risposta.(
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Immunologia – lezione 3

Componente cellulo-mediata:

  • Fagocitosi (distruzione diretta)
  • Rilascio di sostanze battericide/litiche (degranulazione)
  • Rilascio di chemochine/citochine
  • Innesco della risposta infiammatoria
  • Attivazione della risposta adattativa Componente umorale dell’immunità innata: È costituita essenzialmente dal sistema del complemento: insieme di molecole di natura prevalentemente proteica (circa 30), alcune delle quali coinvolte nell’interazione col patogeno e altre in meccanismi di attivazione o regolazione dell’espressione di altre proteine. La loro nomenclatura utilizza la C che sta per complement , ma la numerazione non segue propriamente l’ordine di attivazione. Si tratta di pre-enzimi , ossia proteine che si trovano nel siero in forma inattiva che hanno bisogno di essere clivate o processate, in maniera tale che il sito attivo assuma una determinata conformazione tridimensionale. A loro volta andranno a clivare altri enzimi e proteine, proprio per questo motivo si parla di cascata del complemento. Clivare: tagliare la proteina. Esistono diverse vie di attivazione del complemento e quasi tutte convergono in una componente cruciale, ossia la proteina C3B. Una volta prodotta tale componente le tre vie proseguono in maniera identica fino ad arrivare alla formazione del MAC sulla superficie del patogeno , ossia il complesso di attacco alla membrana (membrane attack complex). Si parla di attacco alla membrana in quanto tali proteine vanno a formare un foro che crea una continuità tra l’ambiente intracellulare del patogeno e quello extracellulare, con conseguente perdita dell’equilibrio osmotico del patogeno ed induzione di lisi cellulare. La formazione di un solo MAC non è sufficiente a determinare la lisi del patogeno chiaramente. L’obiettivo della cascata del complemento è l’eliminazione del patogeno tramite un meccanismo diretto in cui le proteine del complemento attaccano il patogeno, oppure tramite una via indiretta che consiste in una serie di meccanismi in cui il sistema del complemento induce altre componenti del sistema immunitario ad eliminare il patogeno. I meccanismi della via indiretta sono:
  • Fagocitosi (opsonizzazione).
  • Attivazione dell’infiammiazione.
  • Rimozione di immunocomplessi: regolazione negativa della risposta.

Ci sono 3 vie di attivazione del sistema del complemento: Þ Classica : definita così perché è stata descritta per prima semplicemente. Essa si attiva solamente una volta che è stata già attivata l’immunità adattativa in quanto è innescata dall’interazione antigene-anticorpo. Dunque, devono essere già presenti in circolo anticorpi affinchè questa via possa attivare la cascata del complemento. Questo è un esempio di come un processo umorale che è innato è spesso coadiuvato da un segnale specifico. Evolutivamente l’attivazione del complemento tramite la via classica è avvenuta dopo, in quanto presente nei soggetti superiori che hanno già sviluppato quella adattativa. È una via di attivazione più lenta perché prima è necessario che abbia luogo l’attivazione dell’immunità adattativa, ossia il riconoscimento del patogeno, spostamento nel linfonodo più adiacente, attivazione di un linfocita T che a sua volta attiva un linfocita B e si abbia la produzione degli anticorpi. Þ Alternativa : chiamata così perché è stata scoperta in un secondo momento rispetto alla classica. Essa non ha bisogno di anticorpi per essere innescata, ma si innesca tramite l’idrolisi spontanea della C3 a livello del sangue, formando una proteina “fragile” che verrà automaticamente clivata in C3B, la quale è in grado di legarsi ad un gran numero di carboidrati, proteine espressi tipicamente sulla superficie del patogeno. Questo processo spontaneo è aumentato e favorito durante un processo infiammatorio. La C3B nell’attivazione classica è la prima che si lega al patogeno perché è una PRM , ossia una molecola in grado di riconoscere residui glucidici esposti sulla superficie dei patogeni. Þ Via della lectina : anche in questo caso non è necessaria la presenza di anticorpi, ma l’attivazione avviene in presenza di una molecola di riconoscimento che è la mannose binding lectine o MBL che è una lectina in grado di legare il mannosio, fruttosio o altri zuccheri sulla superficie dei patogeni, ossia un PAMP di natura glucidica. Tali glucidi sono legati a proteine o lipidi a livello delle membrane e sono zuccheri differenti rispetto a quelli presenti nelle membrane dei vertebrati. In tal modo viene discriminato il tipo di membrana ed innescata l’attivazione del complemento. La via alternativa e la via della lectina sono le vie evolutivamente più antiche, ma sono meno specifiche e sono in grado di intervenire immediatamente nel momento in cui è esposto un determinato PAMP. Possono attivare il complemento anche durante la fase di latenza necessaria per l’attivazione dei linfociti B e la conseguente produzione di anticorpi. VIA CLASSICA: È necessario che sulla superficie del patogeno siano presenti gli anticorpi, in particolare due anticorpi devono essere sufficientemente vicini tra loro. La C1 va a legare a ponte tali 2 anticorpi presenti sulla superficie del patogeno, essa riconosce specificatamente la struttura degli anticorpi. Essa è formata da 3 subunità: C1Q, C1R, C1S. La C1Q è quella che crea il contatto con gli anticorpi e ciò ne modifica la struttura, facendosi si che ci sia un cambiamento conformazionale anche

  • La C3 va incontro ad idrolisi spontanea formando una forma fragile che prende il nome di C3I , la quale resta in circolo in fase fluida (non è in grado di legare i patogeni) ed in assenza di inibizione di tale processo è in grado di legare un altro fattore circolante, il Fattore B. In corso di infiammazione aumenta la concentrazione nel siero di fattore B, quindi c’è riduzione dei processi di inibizione. Quindi in corso di infiammazione, c’è assenza di inibizione del legame tra il fattore B e C3I. questo è importante perché se no si avrebbe legame anche con strutture glucidiche non patogene.
  • La C3I idrolizzata lega il fattore B che può essere a sua volta clivato da un altro fattore sempre presente in circolo, ossia il fattore D che cliva B in Ba e Bb.
  • Come negli altri casi la Bb resta legata alla C3I e si forma una C3-convertasi alternativa. A questo stadio la posso avere in fase fluida e va a clivare una scarsa quantità di C3 in C3A e C3B. Questo perché essendo in fase fluida tale complesso enzimatico non è efficiente quanto una forma fissata e non è in grado di legare la superficie del patogeno, ma è comunque in grado di clivare parzialmente C3.
  • La C3B prodotta è adesso in grado, in quanto PRM, di legarsi alla superficie del patogeno.
  • La C3B legata alla superficie del patogeno lega a sua volta una molecola del fattore B, il quale a sua volta è clivato in Ba e Bb dal fattore D. Si dice che la C3 idrolizzata sia fragile in quanto una volta idrolizzata è in grado di perdere una porzione e differenziarsi in C3B, permettendo alla C3-convertasi fluida di acquisire la capacità di legare il patogeno.
  • Da questo legame si genera una C3-convertasi alternativa che è legata alla superficie del patogeno (non è più in fase fluida), ma non è stabile. Per questo motivo subentra la PROPERDINA, la quale si lega al complesso e lo stabilizza. Dunque, si genera una C3- convertasi alternativa stabilizzata legata al patogeno che è in grado di clivare nuove molecole di C3 e formare nuovi C3B.
  • Si può parlare di un loop di amplificazione in quanto ciascuna C3-convertasi genera nuovi C3B che a sua volta è in grado di legarsi al patogeno e generare nuove C3-convertasi. A questo punto necessito di una C5- convertasi che nella via classica è generata per associazione della C3B alla C3-convertasi ed anche in questo caso accade analogamente.
  • Si genera una C5-convertasi alternativa che si lega alla superficie e taglia la C5 in C5A e C5B.
  • La C5B resta legata alla convertasi e giunge un C6 che stabilizza il legame ed il complesso. (che ricordiamo essere sempre ancorato alla superificie del patogeno).
  • Giunge la C7 espone delle regioni idrofobiche che facilitano la penetrazione nella membrana del patogeno, all’interno del doppio strato fosfolipidico.
  • A questo punto giunge C8 che stabilizza il complesso e avvia la formazione del MAC.
  • Giungono un gran numero di molecole C9 che si legano alla C8, sempre nel doppio strato fosfolipidico grazie alla C che ha avviato la formazione del poro.
  • Con l’aggiunta di almeno 4 molecole di C9 si ha la formazione di un MAC completo. Le 3 vie di attivazione hanno tutte come obiettivo evolutivo quello di formare i MAC e portare alla lisi il patogeno, anche se un unico MAC non è mai sufficiente a portare a morte il patogeno. Può anche attivarsi una via di attivazione e poi evolversi in una via differente. Può iniziare in maniera specifica l’attivazione della cascata del complemento per un certo patogeno, ma poi le C3B potrebbero andare a legarsi su un patogeno diverso. La gran parte di queste molecole sono prodotte dal fegato. Abbiamo parlato del loop di amplificazione della C3B, ma molti di questi step sono veicolati da enzimi, quali C1S, C3-convertasi, C5-convertasi. Dunque, bisogna immaginare che ciascuna C1S sia in grado di generare un numero estremamente elevato di C4B e C2B. A loro volta queste molecole creeranno un numero molto elevato di attacchi sulla superfice del patogeno con cui proseguire la cascata del complemento. Ad ogni step si possono generare migliaia di MAC sulla superficie del patogeno. Ad ogni ciclo si ha un aumento esponenziale delle molecole che sono attivate.

SOLUBILIZZAZIONE DEGLI IMMUNOCOMPLESSI:

Nel momento in cui in circolo è presente una concentrazione molto alta di anticorpi e di altre componenti immunitarie si ha la formazione di immunocomplessi (reticoli formati da numerosi anticorpi che legano antigeni a ponte formando un grosso agglomerato insolubile che precipita) che se divengono eccessivamente grandi possono andare a costituire dei trombi, degli emboli motivo per cui durante processi infiammatori importanti il C3B in eccesso si lega agli anticorpi, andando a prevenire la formazione di immunocomplessi. Talvolta competono con immunocomplessi già formati e ne favoriscono la solubilizzazione. Il sistema del complemento: è molto arcaico come sistema ed è in grado di distruggere il patogeno, ma anche di stimolare tutta una serie di processi che non sono solo innati ma anche adattativi. In maniera innata attiva l’opsonizzazione, la lisi del patogeno, la chemiotassi, il processo infiammatorio. Funge da sistema di scarto perché favorisce la rimozione di immunocomplessi. Nell’immunità adattativa favorisce, grazie alle anafilotossine, l’aumento della risposta anticorpale, la risposta dei linfociti T, eliminazione di cellule B auto- reattive e aumento della memoria immunologica. CARATTERISTICHE DELL’IMMMUNITÀ ADATTATIVA: Anche l’immunità adattativa possiede delle componenti umorali e delle componenti cellulari. Quelle cellulari sono i linfociti B e T, mentre la componente umorale è costituita dagli anticorpi. Per quanto riguarda il riconoscimento del patogeno in questo caso essa è mediata dal riconoscimento di specifici antigeni, ossia strutture molecolari che sono caratteristiche del patogeno. I primi a riconoscere gli anticorpi sono i linfociti T e B, i quali possiedono specifici recettori chiamati semplicemente B cell receptors (BCR) e T cell receptors (TCR). L’interazione tra il recettore e l’antigene porta all’attivazione del linfocita. un aspetto importante è il fatto che i linfociti T non sono in grado di legare i linfociti liberi (ossia l’antigene o il patogeno da soli), ma essi legano l’antigene solo se presentato dalle cellule dell’immunità innata prevalentemente. Dunque, solo una volta che un fagocita (cellule dendritiche, macrofagi) distruggono il patogeno e presentano l’antigene, questo reagisce con il recettore dei linfociti T. si distinguono in:

  • LINFOCITI T CITOTOSSICI: distruggono le cellule infette, in quanto non possono legare antigeni o il patogeno direttamente.
  • LINFOCITI T HELPER: essi attivano i macrofagi per legame diretto, producono citochine che stimolano altri leucociti e stimolano il differenziamento dei linfociti B ad anticorpi. Nel caso dei recettori dei linfociti B, essi sono in grado di legare sia gli antigeni circolanti che il patogeno stesso. Nella gran parte dei casi viene richiesto l’aiuto dei linfociti T helper in maniera che ci sia una risposta anticorpale proporzionale alla situazione. L’interazione dei recettori con l’antigene o il patogeno ne stimola il differenziamento in plasmacellule che poi producono gli anticorpi. 3 caratteristiche fondamentali dell’immunità adattativa: Þ Specificità : attivazione dei T, poi dei B e poi formazione degli anticorpi. Si riferisce al fatto di avere miliardi di TCR, BCR e anticorpi diversi in grado di riconoscere e legare un unico tipo di antigene. Un antigene è una specifica regione tridimensionale del patogeno, se quest’ultima muta la risposta adattativa è in grado di adattarsi a sua volta e riconoscere l’antigene mutato. Di fatto l’antigene ha una struttura qualsiasi, motivo per cui l’organismo conia miliardi di linfociti T e B ognuno avente un TCR e un BCR specifici per un determinato antigene, il tutto in maniera del tutto casuale. Quando a livello del midollo osseo si sintetizzano nuovi linfociti questi sono prodotti con una specificità recettoriale del tutto casuale. Se un linfocita ha il recettore adatto a riconoscere il patogeno di interesse, quest’ultimo sarà clonato in milioni di copie. Questo accade solo quando il patogeno è riconosciuto per la prima volta. Þ Tolleranza: dal momento in cui l’organismo produce milioni di linfociti T e B differenti in grado di riconoscere ognuno una diversa porzione molecolare antigenica, è estremamente probabile che essi vadano a riconoscere anche molecole self, ossia appartenenti all’organismo. Si parla di risposte autoimmuni. Tuttavia, l’organismo si è evoluto in maniera da tollerare tutto ciò che appartiene all’organismo del singolo individuo. Questo è permesso dal fatto che tutti i linfociti auto-reattivi vengono eliminati prima di essere immessi in circolo. Si parla di meccanismo di tolleranza centrale. Þ Memoria immunologica: ad una seconda esposizione l’organismo è in grado di intervenire in maniera specifica contro un determinato patogeno. Nel grafico riportato si ha il caso di una vaccinazione oppure di una seconda esposizione ad un agente patogeno. Vado ad osservare il titolo anticorpale, ossia la concentrazione di anticorpi specifici per quel particolare patogeno. Alla prima esposizione o iniezione dell’antigene si ha una risposta anticorpale moderatamente bassa, lenta durante i primi 20 giorni, prima che venga prodotto un titolo anticorpale sufficiente a debellare il microrganismo. Questo