Immunologia 2

Anticorpi

Il loro sinonimo è immunoglobuline, e sono molecole prodotte dai linfociti B dopo la loro differenziazione in plasmacellule. Sono delle glicoproteine e si suddividono nei mammiferi in 5 classi anticorpali: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD.

Com’è fatta un’immunoglobulina?

Prendiamo come esempio una IgG, che è formata da 4 catene polipeptidiche:

• 2 catene pesanti H (heavy) = 50 kD, sono appaiate.
• 2 catene leggere L (light) = 25 kD.

Queste catene sono uguali a due a due. Quando si uniscono hanno la caratteristica forma simmetrica ad Y. Una singola immunoglobulina in questa forma viene definita monomero.

In entrambe le catene vi sono dei domini/regioni che sono dei raggruppamenti molto simili (non identici) di 110 amminoacidi che si ripetono 2 volte nelle catene L e 4-5 volte nelle catene H.

Le catene sono legate tra di loro da un ponte disolfuro che forma un’ansa di circa 60 amminoacidi: questo dà all’anticorpo la sua forma caratteristica.

L’anticorpo ha due braccia corte e un gambo. La parte più apicale delle due braccia viene definita → segmento variabile, è il segmento terminale NH2 formato dalle catene H e L e rappresenta il sito combinatorio = il sito che l’anticorpo utilizza per legare l’antigene.

Il segmento costante o cristallizzabile è la restante parte delle catene pesanti e leggere e ha delle sequenze sostanzialmente identiche.

La zona ipervariabile è il sito apicale del segmento variabile dove avviene l’unione con lo specifico epitopo.

Il legame tra un antigene e un anticorpo è di tipo non covalente, ma ionici, a idrogeno oppure polari. Dal tipo di legame dipenderà la specificità e la forza con cui avverrà il legame Ag-Ab, che ovviamente non sarà uguale per tutti gli anticorpi. Inizialmente la specificità sarà più bassa e man mano che si procede nella risposta immunitaria specifica si giungerà alla specificità ottimale.

Disegni antigenici

Gli anticorpi hanno dei disegni antigenici:

Isotipo

Disegno antigenico caratteristico di ogni classe anticorpale di una data specie animale. I disegni antigenici sono comuni alle diverse catene pesanti e leggere, non sottostanno alle leggi mendeliane e risultano antigeniche solo se inoculate in specie diverse.

↳ Se dovessi inoculare un anticorpo di cane IgG nel cavallo, quest’ultimo riconoscerà l’anticorpo di cane come antigene e produrrà anticorpi anti-IgG di cane.

Per superare il problema dell’utilizzo di anticorpi specifici a scopo terapeutico in un’altra specie animale, i ricercatori hanno scoperto che è il segmento antigenico del gambo dell’anticorpo che deve essere eliminato. Quindi se è possibile distruggere la parte costante dell’anticorpo, rimarrà solo la parte apicale con la sua specificità e questa potrà essere inoculata anche in una specie animale diversa e non farà montare una risposta immunitaria. Un esempio è il siero anti-vipera: per evitare qualsiasi reazione avversa all’inoculazione di questi anticorpi, il siero mantiene la parte dei siti combinatori contro il veleno di vipera. Potranno quindi essere utilizzati nell’uomo, ma anche nel cane, perché mancherà la parte antigenica e immunogena.

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Allotipo

Disegno antigenico minore caratteristico degli anticorpi di ogni singolo individuo che appartiene ad una specie animale. Raggruppa disegni antigenici presenti nelle regioni costanti delle catene pesanti e leggere degli anticorpi di alcuni, ma non di tutti, i soggetti di una specie.

Sono modificazioni minori nella sequenza amminoacidica dovute al diverso genotipo individuale, sono ereditati secondo le leggi mendeliane e fortunatamente non causano particolari problemi proprio perché non sono così tanto immunogeni.

Se dovessi quindi inoculare un anticorpo di cane in un altro cane (mantengo la stessa specie) non avrò una risposta immunitaria contro questo anticorpo e potrò utilizzarlo a scopo profilattico o terapeutico.

Idiotipo

Il disegno antigenico tipico del sito combinatorio che sarà uguale in tutti gli anticorpi che hanno una determinata specificità per un determinato epitopo.

In tutti gli anticorpi prodotti, ci saranno tantissimi idiotipi diversi che saranno uguali soltanto negli anticorpi diretti verso lo stesso identico epitopo.

Classi di anticorpi

IgG

IgG: anticorpi “della memoria”. Sono dei monomeri e rappresentano l’80% degli anticorpi del siero. Sono gli anticorpi che si mantengono dopo il contatto con l’antigene e dopo che la risposta immunitaria verso questo antigene si è affinata a tal punto da produrre gli anticorpi migliori possibili.

Sono gli anticorpi più piccoli e hanno un peso molecolare di 150 kD con coefficiente di sedimentazione 7S. Essendo così piccoli possono facilmente uscire dai vasi e arrivare in periferia dove possono esserci processi infiammatori e ci sarà bisogno della loro attività per neutralizzare l’aggressore.

Sono le uniche in grado di attraversare la barriera placentare nelle specie dove questo è consentito.

Sono in grado di fissare il C’ soltanto quando sulla superficie dell’antigene che deve essere distrutto si unisce un numero sufficiente di IgG (sono talmente piccole che hanno bisogno di essere presenti in una certa quantità).

Gli uccelli hanno delle molecole che per importanza sono analoghe alle IgG, chiamate IgY. Hanno una catena pesante caratteristica che è la catena u (upsilon). Si chiamano IgY perché anche negli uccelli avviene il trasferimento di immunità, ma non sono mammiferi quindi non hanno la placenta. Di conseguenza → questi anticorpi devono essere trasferiti quando l’uovo non è ancora stato deposto: la madre convoglia una grande quantità di questi anticorpi a livello del tuorlo dell’uovo, in inglese Yolk.

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Queste molecole possono essere presenti negli uccelli in 2 forme: una è la forma classica intera dell’anticorpo, mentre l’altra (presente in oche e anatre) è tronca e vengono definiti IgY(ΔFc) ad indicare l’assenza del frammento costante.

Se ad un anticorpo manca il frammento costante avrà una funzionalità limitata, perché non potrà attivare il complemento o fungere da opsonina. Sono comunque in grado di limitare l’attività di virus e batteri.

Anticorpi analoghi mancano nei polli che hanno solo la forma completa di IgY, mentre sono stati descritti in alcuni pesci, in alcune tartarughe e nel marsupiale quokka.

IgM

IgM! Si chiamano M perché sono delle macroglobuline (sono particolarmente grandi).

Una volta secrete da una plasmacellula, possono essere in forma pentamerica = 5 monomeri tenuti insieme da una catena chiamata j (junction). In alcuni casi possono essere degli esameri oppure dei tetrametri come nei pesci.

Sono sempre in forma polimerica, tranne quando sono presenti sulla membrana del linfocita B per formare il BCR: un pentamero sulla superficie di un linfocita B occuperebbe uno spazio enorme.

Questi anticorpi sono i primi ad essere prodotti quando entra un antigene → viene secreta una IgM che ha 10 siti combinatori, ogni monomero ne ha 2.

Sono più efficaci delle IgG nella fissazione del complemento, nell’opsonizzare l’antigene, nel neutralizzare e agglutinare gli aggressori.

La specificità di legame che ci sarà a livello di sito combinatorio non sarà il massimo e verranno presto sostituite dalla classe di anticorpi più adatta a combattere l’antigene.

Questi anticorpi sono talmente grandi che non riescono ad attraversare la barriera placentare.

IgA

IgA! Sono gli anticorpi che si occupano delle difese locali a livello di superfici. Sono prodotte da plasmacellule localizzate a livello di tutte le superfici corporee e anche quelle presenti nella circolazione sanguigna, corrispondenti ad 1/5 rispetto alle IgG, sono di derivazione locale (la produzione avviene sempre a livello di qualche superficie, es: apparato gastroenterico, apparato respiratorio).

Come forma sono quelle più variabili: possono essere dei monomeri, dimeri (forma circolante), trimeri o tetrameri; sotto forma di polimeri saranno uniti dalla catena j.

Quando si trovano a livello di superfici sono dimeri o trimeri e hanno una componente aggiuntiva. Il pezzo secretorio, fondamentale per permettere loro di rimanere agganciate alle superfici e non essere dilavate o digerite.

Quando riconoscono un antigene scelgono preferibilmente la via della tolleranza, per evitare che si avvii un processo infiammatorio che risulterebbe un danno per l’intero organismo.

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↳ A livello di superfici dell’apparato respiratorio e gastroenterico ci sono troppi aggressori per avviare un’importante risposta immunitaria per ognuno. Le IgA opteranno per la tolleranza finché possibile.

IgD

IgD! Sono monomeri la cui funzione e struttura è poco chiara. Non hanno attività anticorpale, bensì sono recettori di membrana presenti sui linfociti B che affiancano le IgM.

Aiutano il linfocita B nella → commutazione di classe durante la sua maturazione: regolazione del cambiamento della produzione da IgM a un’altra classe anticorpale che deve essere la migliore per quell’antigene e per quella zona. Il linfocita B produrrà così:

• IgG - se l’antigene è sistemico.
• IgA - a livello delle mucose.
• IgE - in soggetto con parassitosi o atopici.

IgE

IgE! Sono prodotte da plasmacellule localizzate soprattutto a livello di superfici corporee. Nel siero sono presenti in una concentrazione molto bassa = 1/25.000 rispetto alle IgG, e sono monomeri molto piccoli.

Sono le molecole responsabili dei fenomeni di allergia, ma non è detto che ad una concentrazione bassa a livello circolante corrisponda di fatto una scarsa reazione allergica di un soggetto, perché le IgE non rimangono circolanti. Sono infatti anticorpi citofili, cioè amano legarsi a delle cellule come granulociti basofili circolanti e mastociti tessutali.

Sono anche gli anticorpi migliori nelle infestazioni parassitarie, infatti la risposta che viene montata nei confronti di parassitosi è gestita dalle IgE.

Non attraversano la barriera placentare e non fissano il complemento.

Cosa succede in un soggetto allergico?

Quando un allergene, ossia l’antigene che causa problemi di allergia, entra a livello di superfici verrà captato dalle cellule dendritiche e verrà mostrato ai linfociti T. In base alle informazioni ricevute questi si trasformeranno in TH2 che daranno il segnale ai linfociti B tramite IL-4 e IL-13 di iniziare a produrre IgE specifiche per quel determinato allergene.

Dato che le IgE non sono anticorpi che rimangono in circolo, vanno a legarsi sulla superficie dei basofili e dei mastociti che saranno così sensibilizzati.

Quando lo stesso allergene entra per una seconda volta in un organismo già sensibilizzato, questo si legherà a ponte su due IgE a loro volte legate alla membrana dei mastociti, e ne causerà la degranulazione con la liberazione dei granuli dei mastociti, contenenti tutti i mediatori del processo infiammatorio, primo tra tutti l’istamina.

Conseguenza: l’istamina e altri mediatori danno origine ad una sintomatologia caratteristica = causano → vasodilatazione periferica e aumento della permeabilità capillare: zone arrossate e fuoriuscita di liquidi che vanno a formare i ponfi. Si ha secrezione da parte delle ghiandole mucose, quindi un soggetto allergico comincerà a lacrimare e avrà il naso che cola. Ci sarà un’attivazione delle piastrine che a loro volta rilasciano istamina e contrazione della muscolatura liscia (a livello bronchiale quando un soggetto ha una forma di allergia respiratoria).

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Meccanismi di azione

Gli anticorpi sono diversi tra loro ma hanno tutti la stessa funzione: neutralizzare l’aggressore, possono legare batteri, virus e tossine e ne impediscono l’attività dannosa. Non hanno però una capacità di lisi dell’aggressore.

Funzionano da “bandierine” che si legano all’invasore e lo “etichettano” per la sua distruzione operata da cellule fagocitarie (gli anticorpi fungono da opsonine facilitando la fagocitosi). Le cellule fagocitarie, come per esempio le cellule dendritiche o i macrofagi, riescono a fagocitare un aggressore anche senza che questo venga riconosciuto dagli anticorpi, ma se questo avviene possono svolgere la loro funzione con più facilità.

Gli anticorpi possono anche fissare il C’ al gambo dell’anticorpo, che si modifica dopo il legame con l’antigene; si attaccano a cascata una dopo l’altra le varie frazioni del complemento, fino ad arrivare alla distruzione dell’aggressore.

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Immunità cellulo-mediata e citotossicità

È l’immunità più forte di un organismo che termina con la citotossicità, ossia la distruzione delle cellule bersaglio. È fondamentale quando bisogna combattere degli aggressori che sono parassiti intracellulari, nascosti quindi all’interno della cellula, ossia:

• Virus.
• Batteri, come Listeria, Brucella o Mycobacterium.
• Funghi.
• Protozoi.

L’immunità cellulo-mediata è importante verso cellule alterate dall’invecchiamento che devono essere sostituite da cellule più giovani, o cellule che sono andate incontro ad una trasformazione neoplastica.

È attiva anche verso cellule estranee, ossia cellule che non fanno parte dell’organismo ma vengono introdotte, come nel caso dei trapianti.

Viene gestita dai linfociti T helper, che avranno una funzione regolatrice, mentre l’attività fondamentale e quella effettrice è affidata ai linfociti T citotossici. Entrambi riescono a riconoscere l’antigene solo se questo viene opportunamente presentato da una cellula: antigeni su una APC per i TH, e antigeni su una cellula infetta, tumorale o invecchiata per i CTL.

Opportunamente presentato significa che l’antigene deve essere montato sul “piatto d’argento”, fondamentale perché altrimenti i linfociti T non riescono a vedere l’antigene. Da cosa è rappresentato questo “piatto d’argento”?

Complesso maggiore di istocompatibilità

↳ Complesso maggiore di istocompatibilità → Major Histocompatibility Complex MHC.

La scoperta di questo complesso deriva dallo studio dei trapianti: non si capiva perché nel trapianto di un organo o tessuto da un soggetto ad un altro, si attivasse il sistema immunitario nel ricevente e questo portasse alla distruzione (rigetto) del trapianto.

Ma trattandosi del medesimo organo e della stessa specie animale, ci si chiedeva la motivazione del rigetto.

↳ Ognuno &