Meccanismi di apoptosi e tolleranza periferica nei linfociti T

Meccanismi di apoptosi nei linfociti

Tornando ai meccanismi iniziali di tolleranza periferica, si passa ora a parlare della morte per apoptosi. Partendo sempre dalla situazione normale, nel caso di un’attivazione delle cellule naïve tutti i segnali, sia solubili che di membrana, contribuiscono a far proliferare la cellula ma anche alla produzione di proteine anti-apoptotiche, e questo contribuisce alla produzione e differenziazione del linfocita T. Ci sono, però, situazioni in cui si attua il meccanismo opposto, anziché essere indotte proteine anti-apoptotiche raggiungendo un bilancio positivo, viene indotto un bilancio negativo con la produzione di proteine pro-apoptotiche. È il caso del riconoscimento dell’antigene self ad alta avidità, cosa che succede in diverse condizioni (come nel timo). Il segnale che viene generato porta all’induzione prevalente di proteine pro-apoptotiche e quindi viene innescato un meccanismo di morte cellulare per apoptosi attraverso la via intrinseca che porta all’eliminazione della specifica cellula che ha riconosciuto l’antigene.

Apoptosi e riconoscimento dell'antigene self

La stessa specificità è richiesta ed ottenuta nel caso in cui ci sia una continua e ripetuta stimolazione dei linfociti all’interno degli organi linfoidi secondari, e questo può succede nel caso in cui l’antigene self venga riconosciuto durante un danno tessutale o un’infezione in cui si è avuto appunto il rilascio di questo antigene e la stimolazione continua dei cloni autoreattivi. In questa situazione i linfociti T vengono indotti ad esprimere sia il Fas che il ligando di Fas (membri della famiglia dei TNF e del TNF receptor), e il legame reciproco fra due linfociti porta ad una specie di fratricidio, in cui i linfociti T che continuano a proliferare per la presenza dell’antigene self, attivano la via estrinseca dell’apoptosi.

Questi due pathway cooperano per prevenire le reazioni contro il self.

Processo di apoptosi e fagocitosi

L’apoptosi è processo di morte fisiologica in cui si verifica una condensazione della cellula che porta inizialmente ad una frammentazione con la formazione di macrovescicole che contengono al loro interno frammenti di muco e organelli, chiamati corpi apoptotici. Questi vengono poi riconosciuti dai fagociti perché espongono sulla loro superficie esterna la fosatidilserina che è un segnale di “eat me”. I corpi apoptotici vengono rimossi senza che si verifichi infiammazione perché i macrofagi eliminano costantemente il materiale degradato. Questo processo, da un punto di vista molecolare, si associa anche all’attivazione di DNAsi, indotte da caspasi, che tagliano il DNA ripiegato nelle zone libere tra i nucleosomi, generando multipli di 200 nucleotidi pari al riavvolgimento di DNA su un singolo nucleosoma. Questo da una tipica disposizione a scaletta del DNA in gel che è diversa dalla degradazione completa, di solito associata a necrosi.

Vie intrinseche ed estrinseche dell'apoptosi

L’apoptosi è indotta attraverso diversi meccanismi ed attraverso pathway intriseci ed estrinseci. Il primo è un pathway mitocondriale, mentre il secondo generalmente dipende dal legame di recettori di morte cellulare che nel caso del sistema immunitario sono il TNF e Fas (che riconosce una proteina di membrana simile al TNF chiamata Fas ligando). Nel caso della via mitocondriale ci sono differenti meccanismi di innesco che generalmente si raggruppano in: 1) deficienza del fattore di fattori di crescita, come riduzione della quantità di IL-2 (uno dei segnali di sopravvivenza importati dal linfocita) nel corso dello spegnimento della risposta immunologica; 2) danno del DNA e cattivo ripiegamento delle proteine captati da diversi sensori intercellulari come p53 che poi attiva la cascata dell’apoptosi.

Ruolo delle caspasi nell'apoptosi

Nella cascata sono fondamentali le caspasi, proteine che hanno una forte azione enzimatica che auto-catalizza la loro attivazione per poi agire sulle altre caspasi di esecuzione. Le caspasi di iniziazione principali sono la 9 nel caso della via estrinseca e la 8 nella via intrinseca, anche se non sono le uniche. Oltre ad attivarsi a cascata, le caspasi attivano le endonucleasi, che portano alla degradazione del DNA, e altre proteine che sono importanti probabilmente per la formazione dei corpi apoptotici e la loro estroflessione.

Proteine anti-apoptotiche e mitocondri

Nelle cellule che sopravvivano i segnali di sopravvivenza inducono la produzione di proteine anti-apoptotiche come Bcl-2 e Bcl-XL (importanti nella risposta immunitaria) che stabilizzano dei porocanali presenti sulla superficie esterna dei mitocondri tenendo sotto controlla la distribuzione delle proteine presenti fra la membrana esterna e interna. Nel caso invece in cui la cellula non sopravviva vi è l’attivazione dei sensori della via mitocondriale che sono proteine (BH3) che condividono un solo dominio con il capostipite della loro famiglia, Bcl-2, che è stato descritto per la prima volta come proteina anti-apoptotica in alcuni linfomi di tipo B. Questi sensori possono alterare il bilancio tra antagonisti ed attivatori dell’apoptosi legando in qualche modo altre proteine della famiglia, come Bax e Bak, portando quindi all’apertura dei canali mitocondriali i quali permettono il passaggio del citocromo C e l’attivazione dei complessi multiproteici che reclutano la caspasi permettendo il clivage auto-catalitico della casapsi di iniziazione.

Sentinelle e esecutori dell'apoptosi

Quindi gli stimoli pro-apoptotici vengono mediati e tradotti da delle sentinelle (che nel caso della risposta immunitaria sono Bil e Bid) che funzionano attivando gli esecutori Bax e Bak e inibendo i protettori come Bcl-2 e Bcl-XL. Solo quando c’è questo scompenso che viene attivata la cascata apoptotica. Nel caso soprattutto dei linfociti T le proteine importanti già citate sono Bim e Bid. La prima interviene nella fase di contrazione della risposta immunitaria in risposta ad antigeni esogeni e nella selezione timica, ed è una proteina fondamentale per la morte cellulare sia nel timo ma anche nella periferia dopo il riconoscimento dell’antigene self. La seconda interviene principalmente nell’uccisione media da CTL dopo attivazione da parte delle granzyme B e viene attivato anche dopo che i recettori di morte cellulare hanno formato dei complessi con i loro ligandi.