Microbiologia - immunità cellulare e vaccini

Microbiologia (24/10/06) prof. Galdiero Imma Cristofaro

Decima lezione: “Immunità cellulare – Vaccini”

Inizia a comparire verso gli anni ’40, perché precedentemente questo tipo di immunità veniva chiamato “immunità di tipo tubercolare”, perché l’unico caso in cui veniva messa in evidenza una risposta immunitaria diversa da quella classica (umorale) era l’infezione tubercolare.

E cioè quale era questa differenza? La differenza era basata su due basi: la prima era che anche un corredo di anticorpi, quindi di immunità umorale, ben sviluppata dall’infezione tubercolare, non migliora l’infezione; anzi, essendo l’infezione ad andamento cronico, nei periodi di incremento dei danni dell’individuo si aveva un incremento degli anticorpi in circolo verso questi vari costituenti e, quindi, un incremento dell’immunità umorale, contrariamente ai periodi di regressione.

La stessa cosa si osservava nella lebbra, anch’essa dovuta ad un microbacterium (le due infezioni sono molto parallele per l’andamento). Quindi, nei periodi in cui c’era una risposta umorale, l’individuo stava molto meglio, perché aveva una regressione della sintomatologia. La fase finale corrispondeva sempre ad un enorme incremento della risposta umorale.

Questo fatto è stato osservato anche in altre infezioni e, cioè, che in molte infezioni c’è corrispondenza (osservata anche con messe in evidenza diagnostiche) tra infezione e protezione (e quindi immunità). Questo si vedeva chiaramente, ad esempio, con una di quella che è stata la prima reazione di agglutinazione sierologica in vitro per le infezioni da salmonella tiroidea (parlando delle enterobacteriacae).

Il problema è questo: si hanno salmonelle ciliate e salmonella in fase O, cioè senza le ciglia, come antigene in sospensione. Si va a vedere, allora, gli anticorpi, in vitro, contro i flagelli della salmonella e contro i lipopolisaccaridi della salmonella (infatti, oggi si evidenziano proprio i lipopolisaccaridi). Ambedue i titoli contro questi 2 antigeni possono essere elevati.

La malattia procede sia sperimentalmente, sia nell’epoca preantibiotica con il suo decorso normale, fino a portare o alla guarigione o alla morte dell’individuo, ma senza nessuna correlazione con l’elevatezza del titolo anticorpale. Questo lo si può vedere anche in altri tipi di infezione (Es. tifo anti-streptolisinico – lo streptococco).

Il titolo può essere elevato, e non c’è la corrispondenza con la gravità dell’infezione, per cui non tutti i tipi anticorpali corrispondono ad una protezione (ciò avveniva soprattutto nelle infezioni tubercolari).

Inoltre, in tutte le infezioni sperimentali dove l’immunità umorale portava ad una buona guarigione, si poteva trasferire passivamente dall’animale sperimentale immunizzato ad un animale non immunizzato la protezione, con una trasfusione di siero di sangue nell’animale non trattato, e si notò che questo con un’infezione tubercolare non riusciva mai.

Finché negli anni ’40 si mise in evidenza che lo si poteva ottenere trasferendo le cellule bianche del sangue: i leucociti (che esistono in 3 popolazioni: granulociti, monociti e linfociti, quelli importanti per questo trasferimento passivo sono i linfociti e i monociti). Quindi per il trasferimento di cellule si riusciva ad avere la protezione passiva dell’animale verso l’infezione.

Poi questo problema è stato esteso enormemente con la risposta immunitaria nelle crescite tumorali. Quando il problema tumorale è stato affrontato dal punto di vista immunologico, si è visto che la risposta immunitaria nelle infezioni virali è su base cellulare, cioè legata a questa parte di globuli bianchi, che si trova nel sangue circolante, ma anche in tutti i tessuti linfatici (distinti in tessuti linfatici primari e secondari) che sono alla base di una vera e propria protezione che probabilmente agisce anche quando si mette in evidenza una risposta immunitaria umorale.

Infatti, sono sempre ambedue correlate e raramente, come per l’infezione tubercolare, l’unica protettiva è quella cellulare e mai quella umorale (- occorre dire che sotto certi aspetti è poco protettiva e che ci sono, oggi, degli studi che possono mettere in evidenza una risposta umorale protettiva anche nella tubercolosi, ma quella che è la “protezione” è su base cellulare -).

Cellule della risposta su base cellulare

Allora quali sono le cellule che intervengono in questa risposta su base cellulare? Le cellule sono tutte quelle che si è abituati a studiare nella risposta immunitaria generale; cioè, quelle cellule che intervengono nella sintesi degli anticorpi e, quindi, per l’immunità umorale.

E quali sono? I macrofagi, i linfociti e poi delle cellule di cui abbiamo accennato precedentemente, quelle NK e dendritiche, sempre tutte presenti nei tessuti linfatici (milza, linfonodi e soprattutto timo). Si veda ora il ruolo di queste cellule nella risposta su base cellulare.

Macrofagi

MACROFAGI: sono le prime cellule che hanno funzione di presentare l’antigene alle cellule specifiche che poi sono quelle intervengono o nell’immunità umorale o nell’immunità cellulare e che sono cellule specifiche, capaci di riconoscere quella sequenza di determinanti antigenici, che rappresentano la specificità di ogni immunogeno.

Il macrofago non è capace di distinguere la specificità, ma agisce in modo aspecifico verso qualsiasi immunogeno e soprattutto corpuscolato e quindi senza specificità.

Questa cellula è fondamentale nella risposta immunitaria: senza il macrofago ci sono solo gli antigeni cosiddetti “Timo-dipendenti” che possono interessare direttamente una certa classe di linfociti, senza passare per una digestione macrofagica e l’altra classe di linfociti detti T. Quindi la maggior parte degli immunogeni deve avere la presenza di tutte queste cellule.

Il macrofago è una cellula chiave che interviene nella risposta immunitaria senza che abbia, in genere, specificità verso l’antigene, perché è capace di agire con la sua funzione fagocitaria (ha attività di fagocitosi e digestione intracellulare di quello che ha inglobato).

Si forma il fagosoma, poi gli enzimi lisosomiali che sono compresi nel lisosoma vengono riversati nel fagolisosoma, si ha la digestione di quello che è possibile digerire, ed il resto, in frammenti, viene cacciato all’esterno del macrofago, in parte legato a quelli che si chiamano antigeni del complesso di istocompatibilità (MHC) che sono di 2 tipi:

• Antigeni di classe I
• Antigeni di classe II

La classe II è presente nei macrofagi e in poche altre cellule. La classe I è distribuita in tutte le cellule dell’ospite, e vanno a rappresentare la specificità immunologica di ogni individuo.

Cosa fa il macrofago? Quando arriva l’immunogeno lo deve digerire, lo frammenta, lo rimaneggia in quello che è digeribile e per il resto dipende dal percorso intracellulare che subisce e se viene legato agli antigeni di immunoistocompatibilità di classe I o II. Molto spesso viene legato sia a quelli di classe I che di classe II.

Allora succederà che se nella digestione ci sono molecole oppure organismi in toto che riescono a rompere il fagolisosoma e passano nel reticolo endoplasmatico, allora l’organismo in toto o i frammenti o i virus vengono legati agli MHC di classe I. Se, invece, viene digerito nel fagolisosoma, quello che rimane si lega agli MHC II (quindi nel traffico intracellulare queste molecole arrivano all’esterno, fanno un percorso e poi arrivano di nuovo in superficie).

Questa cellula, il macrofago, e poche altre cellule vengono indicate come APC (Antigen-presenting-cell) cioè cellule che presentano l’antigene. Questa presentazione permette ad altre cellule, che sono i linfociti, di intervenire e di rispondere in modo specifico alle configurazioni apteniche, ai determinanti antigenici che sono stati espressi, uniti agli antigeni di istocompatibilità di classe I o II sulla superficie del macrofago.

Quindi il macrofago sotto questo aspetto è la cellula principale perché inizia questa risposta, questa cellula comincia a rimaneggiare l’immunogeno (la molecola estranea) in modo che possano intervenire altre cellule che sono quelle della risposta specifica (i linfociti).

I linfociti

I linfociti sono cellule circolanti, e in uno striscio di sangue si vedono costituiti da cellule mononucleate, con poco citoplasma e un nucleo abbastanza addensato. Questo è il piccolo linfocita che si trova in circolo allo stato non stimolato; quando, invece, viene stimolato, questo linfocita sarà trovato come grosso linfocita in circolo e presenterà un citoplasma più abbondante, risulteranno evidenti il reticolo endoplasmatico, l’apparato di Golgi, l’apparato mitocondriale e tutte quelle strutture/sub strutture citoplasmatiche in una cellula inattiva sintesi proteica.

Questa cellula se è stimolata abbondantemente, dopo una fase che porta dal piccolo linfocita al grande linfocita, si trasforma in quella che è detta plasmacellula. Essa avrà elevata basofilia del citoplasma, perché si crea un’abbondante sintesi proteica e cioè si crea la vera cellula matura che sintetizza gli anticorpi.

Difficilmente è trovata in circolo, ma è trovata negli organi linfatici in abbondanza. Tutto deriva dal piccolo linfocita. Questi linfociti se visti al microscopio (uno striscio di sangue) non si distingue niente tranne che il piccolo e il grande linfocita (più allargato e con strutture più evidenti, perché si parla sempre di cellule mature che stanno nel sangue circolante).

La plasmacellula raramente arriva in circolo e quindi i linfociti sono visti sotto questa forma e si è parlato, per cui, dei linfociti della risposta immunitaria, solo che dal punto di vista funzionale, il piccolo linfocita nel trasformarsi nel grande linfocita e poi in altre cellule, con una certa evoluzione, mostra delle funzioni completamente diverse e separate tra loro.

Questa attività funzionale (da notare che non è possibile vederla al microscopio ma occorrono una serie di saggi) consente di distinguere i linfociti di derivazione timica e cioè, quelli che subiscono una maturazione al livello del timo e nell’età prenatale, e sono i linfociti T.

Oppure i linfociti che subiscono un’evoluzione negli organi linfatici periferici, che nel pollo (volatili) sono identificati bene in una struttura detta Borsa di Fabritius e che nell’uomo non esiste ma esiste la stessa distribuzione periferica di questi tessuti e come si chiamano linfociti T, quelli per la borsa di Fabritius (quelli che si comportano in quest’altro modo) sono chiamati linfociti B.

Quindi questi linfociti T e B venivano identificati, inizialmente, in base al fatto che i linfociti T avevano la capacità di formare rosette intorno alle emazie di alcuni volatili, mentre i linfociti B non avevano questa capacità.

Si parlava, quindi, di rosette E (rosette formate da linfociti intorno alle emazie) che non erano dovute ad agglutinazione ma al recettore legato al linfocita. Poiché i linfociti B non presentavano questa capacità di formare rosette, la prima identificazione fu in base a questo recettore di superficie e poi sono stati messi in evidenza degli altri recettori e attualmente esistono tanti recettori diversi, strutture di superficie diverse nelle varie cellule, che permettono di distinguere con la sigla CD una serie di molecole di superficie con attività recettoriale che arrivano oltre a 100 e che permettono di distinguere queste 2 popolazioni dei linfociti B e T in altre sottopopolazioni con caratteristiche funzionali diverse.

Quindi, la caratteristica funzionale dei linfociti, che a microscopio sono visti sempre allo stesso modo, si fa in base a molecole, gruppi superficiali che danno luogo negli animali diversi (coniglio, pecora, cavallo, ecc.) ad anticorpi diretti ciascuno verso questi recettori di superficie.

Ogni volta che si preleva una parte di linfociti, presi da un animale, e la inoculiamo in un altro animale e andiamo a prendere gli anticorpi, vediamo che si formano tutta una serie di anticorpi diretti verso queste più diverse molecole. Sono state identificate le loro funzioni ed è stata data una sigla. Questa consente di