Appunti di Immunologia

IMMUNOLOGIA

Esame

- L’esame comprende in tutto 60 domande a crocette, di cui 40 di immunologia di base e 20 di

immunopatologia;

- Il 24/04 è disponibile una prova in itinere di 40 domande di immunologia di base; la possono svolgere solo

coloro che abbiano almeno 80% di frequenza;

- Il voto della prova in itinere, se accettato, rimane valido fino al secondo appello della sessione autunnale; da

gennaio si deve rifare la prova delle 60 domande.

1 Caratteristiche generali delle risposte immunitarie

Il termine immunità sta a significare protezione da una malattia infettiva. Le cellule e le molecole responsabili

dell’immunità costituiscono il sistema immunitario e la loro risposta coordinata verso sostanze estranee è definita

risposta immunitaria.

La difesa da microbi si basa su due tipi di risposte: l’immunità innata e l’immunità adattiva.

- Immunità innata: agisce nelle prime fasi dell’infezione; si basa su meccanismi attivi già prima dell’infezione;

è rapida;

- Immunità adattiva (o specifica o acquisita): più specifica, si sviluppa adattandosi all’infezione particolare; è

più lenta e agisce successivamente; è capace di riconoscere e rispondere agli antigeni.

Immunità innata e acquisita sono interconnesse:

- L’immunità innata fornisce segnali di infezione all’immunità adattativa;

- L’immunità adattativa agisce anche tramite il potenziamento dell’immunità innata.

1.1 Immunità innata

L’immunità innata risposte nelle primissime fasi dell’infezione ai microbi in modo identico, riconoscendo strutture

molto condivise.

È costituita da:

1. Barriere fisiche e chimiche (epiteli e composti antimicrobici prodotti);

2. Cellule:

a. Cellule fagocitiche (neutrofili e macrofagi);

b. Cellule dendritiche (Dendritic Cells, DC);

c. Mastociti;

d. Cellule natural killer (NK);

e. Cellule linfoidi innate;

3. Proteine: sistema del complemento e altri mediatori di infiammazione.

Fanno parte dell’immunità innata delle cellule “sentinelle” che risiedono nei tessuti. Successivamente, avviene il

reclutamento di cellule del sistema immunitario nel processo di infiammazione o il blocco della replicazione virale.

1.2 Immunità adattativa

L’immunità adattativa dipende dai linfociti e dalle loro sostanze prodotte.

- Linfociti B risposta umorale;

- Linfociti T: risposta cellulare.

Caratteristiche generali delle risposte immunitarie adattative:

1

- Specificità e diversificazione, rispetto a epitopi, vanno incontro a selezione clonale e differenziamento;

- Memoria;

- Tolleranza verso il self.

Ci sono due tipi di risposte adattative:

1. L’immunità umorale: i linfociti B producono gli anticorpi;

2. L’immunità cellulare: prodotta dai linfociti T.

Ogni anticorpo riconosce un determinato antigene, che può essere capace oppure no di stimolare il sistema

immunitario. Le sostanze che stimolano il sistema immunitario vengono definite immunogene.

L’opsonizzazione è un fenomeno in cui alcune sostanze (anticorpi) rivestono un patogeno favorendone la fagocitosi.

Indipendentemente dal tipo di risposta (umorale o cellulare), l’immunità adattativa impiega del tempo per poter

attivarsi.

1. I linfociti naïve sono linfociti “vergini”, che non hanno ancora incontrato l’antigene giusto; essi escono dagli

organi linfoidi primari (midollo osseo o timo) ed entrano nel circolo linfatico, continuando a passare da un

organo linfoide secondari (come un linfonodo) all’altro;

2. Quando incontrano il corretto e specifico antigene, essi si attivano, e vengono selezionati (selezione clonale) e

vanno incontro ad espansione in quantità massive (espansione clonale); si producono dunque, rispettivamente,

anticorpi e cellule T effettrici, oltre che cellule della memoria;

3. Dopo che l’infezione è stata debellata, le cellule effettrici vanno in apoptosi mentre le cellule della memoria

rimangono in circolo, per tutta la vita.

2 Organi del sistema immunitario

Le cellule dell’immunità innata includono:

• Neutrofili;

• Eosinofili;

• Basofili o mastociti;

• Monociti;

• Macrofagi;

• Cellule NK (Natural Killer);

• Piastrine.

Queste cellule costituiscono una forte difesa che agisce in modo coordinato, guidata da diverse tipologie di segnali

riconosciute da distinti recettori espressi sulla membrana cellulare. Ogni tipo di cellula mostra differenti recettori e

reagisce ai segnali attivando meccanismi distinti.

2.1 Ematopoiesi

Tutte le cellule del sistema immunitario

hanno origine nel midollo osseo. Esse

originano dalle cellule staminali

ematopoietiche, le quali hanno la

potenzialità di differenziarsi in qualsiasi

tipologia di cellula del sangue.

Le cellule staminali ematopoietiche

(Hematopoietic Stem Cells, HSC) sono

cellule pluripotenti, cioè in grado di

generare ogni tipo di cellula matura.

Inoltre, hanno la capacità di

autorinnovarsi (totipotente), dal momento

che una cellula figlia mantiene le 2

proprietà staminale mentre l’altra acquisisce proprietà più mature. Sono identificate dalla presenza di alcuni marcatori:

CD34 e c-KIT (CD117, stem cell growth factor receptor, S-CSFR). Esse mantengono queste caratteristiche grazie alle

mitosi asimmetriche: in parte si differenziano, e in parte mantengono una riserva di cellule pluripotenti.

Innanzitutto, dalla cellula staminale ematopoietica iniziale (HSC) hanno origine due tipologie di cellule progenitrici:

• Progenitore della linea mieloide: da questo originano:

Eritrociti;

o Mastociti;

o Megacariociti (da cui derivano successivamente le piastrine);

o Granulociti neutrofili;

o Monociti;

o Osteoclasti;

o

• Progenitore della linea linfoide: da questo originano:

Linfociti T;

o Linfociti B;

o Cellule NK (Natural Killer).

o

Di queste, fanno parte:

- Della risposta immunitaria innata:

Mastociti;

o Granulociti neutrofili;

o Monociti;

o Cellule NK;

o

- Della risposta immunitaria adattativa o

specifica:

Linfociti T;

o Linfociti B.

o

Il differenziamento delle cellule staminali

ematopoietiche in cellule differenziate avviene

grazie alla presenza di citochine, cioè proteine

solubili, che generalmente prendono il nome di

fattori di stimolazione della formazione di colonie

(Colony Stimulating Factor, CSF). Queste possono

essere prodotte da:

- Cellule stromali negli organi linfoidi

primari;

- Cellule immunitarie, quali:

Linfociti T stimolati dall’antigene;

o Macrofagi attivati da citochine o

o microbi.

Per esempio:

- SCF (Stem Cell Factor): stimola la proliferazione delle cellule ematopoietiche staminali e le prime fasi di

differenziamento dei progenitori multipotenti;

- GM-CSF (Granulocyte Macrophage Colony Stimulating Factor): fattore che stimola il differenziamento

nel progenitore mieloide comune a granulociti e macrofagi;

- G-CSF: stimola il differenziamento in granulociti;

- M-CSF: stimola il differenziamento in macrofagi;

- Eritropoietina: stimola il differenziamento del progenitore mieloide in eritrociti;

- Trombopoietina: stimola il differenziamento in megacariociti;

- IL-5: stimola il differenziamento in granulociti eosinofili;

- FIt3L: stimola il differenziamento in cellule dendritiche.

3

2.2 Organi del sistema immunitario

Gli organi del sistema immunitario si dividono in:

• Organi linfoidi primari:

Dove avviene la maturazione;

o Dove i linfociti diventano immunocompetenti;

o Includono:

o ▪ Timo (maturazione dei linfociti T);

▪ Midollo osseo (maturazione dei linfociti B);

• Organi linfoidi secondari:

Dove le cellule linfoidi incontrano l’antigene e vengono attivate;

o Includono:

o ▪ Linfonodi;

▪ Milza;

▪ Tessuto linfoide associato alle mucose.

Organi linfoidi primari e secondari sono pertanto collegati mediante:

- Vasi sanguigni;

- Sistema linfatico, dove scorre la linfa.

I vasi capillari linfatici si raccolgono, via via, in vasi sempre più grossi, come il dotto toracico, che termina infine nella

vena succlavia.

2.3 Organi linfoidi primari

2.3.1 Midollo osseo

Il midollo osseo, e in particolare il midollo rosso, è la sede di ematopoiesi nell’adulto e di maturazione dei linfociti B.

Il midollo rosso consiste in un’intelaiatura reticolare spugnosa localizzata tra lunghe trabecole ossee. Gli spazi di tale

intelaiatura contengono una rete di vasi sanguigni sinusoidi tappezzate da cellule endoteliali adese ad una membrana

basale discontinua. All’esterno dei sinusoidi si trovano aggregati di precursori ematici a vari stadi di sviluppo e

adipociti. I precursori ematici maturano e poi migrano attraverso la membrana basale dei sinusoidi e tra le cellule

endoteliali per entrare nel circolo sanguigno.

Le cellule avventiziali assistono il differenziamento delle cellule staminali e il loro successivo passaggio in circolo.

La proliferazione e la maturazione dei precursori midollari sono stimolate dall’azione di citochine, che normalmente

prendono il nome di fattori di stimolazione della crescita delle colonie (Colony Stimulating Factor, CSF). Nel

midollo osseo, le citochine sono prodotte dalle cellule stromali.

Tali citochine sono prodotte anche da cellule mature attivanti (linfociti, macrofagi), e questo meccanismo è utile per

ripristinare il numero di cellule nel caso dell’infiammazione e danno.

Citochine importanti:

- Stem Cell Factor (o c-KIT ligand): ligando del recettore c-KIT, stimola la proliferazione delle cellule

staminali ematopoietiche;

- Interleuchina 7 (IL-7): verso i linfociti T;

- Interleuchina 3 (IL-3): verso tutti i tipi cellulari;

- GM/M/G-CSF: differenziamento verso granulociti e/o monociti-macrofagi;

- FLT-3 ligand: verso cellule dendritiche e linfociti.

2.3.1.1 D

IVERSI SEDI EMATOPOIETICHE

La sede dell’eritropoiesi è differente a seconda dello stadio di sviluppo fetale. In senso cronologico:

1. Sacco vitellino (isole ematiche);

2. Fegato; 4

3. Milza;

4. Midollo osseo (dalla ventesima settimana).

2.3.2 Timo

Il timo è la sede dove avviene la maturazione dei linfociti T.

È un organo bilobato capsulato. A differenza degli altri organi linfoidi, è un organo linfoepiteliale in quanto contiene,

oltre ai linfociti, anche una componente epiteliale ed è costituito da due lobi. In sezione il timo risulta formato da

numerosi lobuli in ciascuno dei quali di distinguono una zona corticale nella quale predominano i linfociti e cellule

epiteliali, e una zona midollare nella quale predominano le cellule mieloidi e linfoidi. Nell’insieme, i lobi sono avvolti

da una capsula connettivale fibrosa che manda in profondità setti interlobulari da cui si distaccano segmenti minori che

si addentrano nella zona corticale dei lobuli scomponendola in lobulini. La capsula e i setti sono ricchi di vasi

sanguigni, linfatici e nervi.

- La zona corticale è scura perché è molto concentrata di linfociti T (timociti) in proliferazione. Presenta anche

cellule epiteliali corticali che promuovono la fase di selezione negativa dei timociti, attraverso la produzione

della citochina IL-7; le cellule epiteliali midollari timiche (Medullary Thymic Epithelial Cells, MTEC) hanno

la funzione di presentazione degli antigeni self ai linfociti T in corso di maturazione e di eliminazione dei

linfociti T stessi;

- La zona midollare è più chiara. Nel timo ci sono tante cellule fagocitiche (per eliminare le cellule

apoptotiche) e corpuscoli formati da cellule epiteliali in degenerazione distribuiti a strati di cipolla, i

corpuscoli di Hassal.

I linfociti T presenti nel timo sono chiamati anche timociti e si trovano a diversi stadi maturativi. Le cellule T più

immature provengono dal midollo osseo e il loro processo di maturazione inizia nella corticale; man mano che essi

maturano migrano nella midollare.

2.3.2.1 S T

ELEZIONE DEI LINFOCITI

Nel timo avviene lo sviluppo della tolleranza al self dei linfociti T, mediante due processi: 1

1. Selezione positiva: nella regione corticale avviene la selezione dei linfociti T che esprimono il recettore TCR

2

in grado di legare le proteine MHC ;

2. Selezione negativa: nella regione midollare avviene l’eliminazione dei linfociti T che riconoscono con elevata

affinità antigeni self, al fine di garantire la tolleranza verso gli antigeni del proprio organismo (questo avviene

ad opera delle cellule epiteliali midollari).

Alla fine, viene selezionato solo 5% dei linfociti T prodotti, mentre il restante 95% va’ incontro ad apoptosi.

2.4 Organi linfoidi secondari

Gli organi linfoidi secondari includono:

• Organi con la capsula:

Milza;

o Linfonodi;

o

• Tessuto linfatico associato alle mucose (MALT: Mucosal Associated Lymphoid Tissue) situato nel tratto

respiratorio, gastrointestinale e urogenitale;

• Sistema immunitario cutaneo.

1 TCR: T Cell Receptor, Recettore delle Cellule T

2 MHC: Major Histocompatibility Complex, Complesso Maggiore di Istocompatibilità

5

2.4.1 Sistema linfatico

L’apparato circolatorio linfatico provvede al drenaggio del liquido interstiziale che perfonde i tessuti e gli organi. È

costituito da un sistema di vasi linfatici, lungo il decorso dei quali sono intercalate formazioni organizzate di tessuto

linfoide: i linfonodi. Questi ultimi ricevono il liquido che circola nei vasi, la linfa. Svolgono un triplice ruolo di filtro e

di deposito di antigeni e sono la sede in cui avviene la presentazione antigenica ai linfociti.

È composto gerarchicamente da:

1. Vasi capillari: costituiscono la componente periferica assorbente del sistema;

2. Precollettori: raccordi tra capillari e le vie linfatiche di deflusso;

3. Collettori linfatici: vie linfatiche di deflusso intercalate da stazioni linfonodali;

4. Tronchi linfatici principali: vasi linfatici di maggior grado che si formano per confluenza dei collettori

efferenti dei maggiori gruppi linfonodali e riversano la linfa direttamente o attraverso il dotto toracico, nel

circolo ematico.

I capillari linfatici sono vasi a fondo cieco tappezzati di cellule endoteliali parzialmente sovrapposte tra loro, senza

giunzioni intercellulari strette e senza una membrana basale continua, caratteristica tipica dei vasi sanguigni.

Il movimento della linfa è unidirezionale grazie alla presenza di valvole che impediscono il reflusso e al contributo

della muscolatura liscia e alla pressione prodotta dai movimenti dei tessuti muscoloscheletrici.

Principali stazioni linfonodali:

- Linfonodi pelvici e addominali;

- Linfonodi mediastinici, bronco-polmonari e tracheo-bronchiali;

- Linfonodi superficiali e profondi di testa e collo.

2.4.2 Linfonodo

Il linfonodo è un organo capsulato a cui giungono vasi linfatici afferenti e da cui origina un vaso linfatico efferente. È il

sito di incontro dei linfociti T e B con gli antigeni.

Presenta due regioni:

• Regione corticale: contenente:

Area B (follicolo): dove sono concentrati i linfociti B;

o Area T: dove sono concentrati i linfociti T;

o Venule a endotelio alto (HEV): vasi ematici che permettono ai linfociti B e T di raggiungere il

o linfonodo;

• Regione midollare: contiene i vasi ematici e i vasi linfatici efferenti.

Esternamente il linfonodo è rivestito dalla capsula, che si interrompe in corrispondenza delle terminazioni dei vasi

linfatici afferenti. Questi convogliano la linfa nel linfonodo, in corrispondenza del seno sottocapsulare.

Per cui, il seno sottocapsulare è delimitato esternamente dalla capsula, e internamente da cellule reticolari marginali

(cellule di origine stromale). Inoltre, le cellule reticolari fibroblastiche (Fibroblastic Reticular Cells, FRC) (con

collagene I e laminina) formano dei condotti (chiamati “condotti FRC”) all’interno del parenchima linfonodale,

ortogonali rispetto al seno sottocapsulare, per permettere il passaggio di linfociti T, cellule dendritiche e antigeni.

I linfociti B e T si trovano in aree nettamente separate nella corticale dei linfonodi. Si distinguono pertanto due zone:

- Zona B, i follicoli;

- Zona T.

2.4.2.1 Z B

ONA

I linfociti B si trovano nei follicoli organizzati attorno alle cellule follicolari dendritiche (Follicular Dendritic Cells,

FDC); i follicoli possono contenere i centri germinativi; si distinguono pertanto in:

Follicoli primari: sono follicoli senza centri germinativi, costituiti principalmente da linfociti B

o maturi naïve; 6

Follicoli secondari: follicoli con centri germinativi, costituiti da linfociti B attivati.

o

Infatti, i centri germinativi si sviluppano in risposta alla stimolazione antigenica, e sono siti caratterizzati da una elevata

proliferazione di linfociti B, dalla selezione di quelli in grado di produrre anticorpi e dalla generazione di cellule B della

memoria e di plasmacellule.

Ogni centro germinativo è formato da:

- Una zona scura, caratterizzata da linfociti B in proliferazione, i centroblasti;

- Una zona chiara, costituita da cellule selezionate che hanno smesso di proliferare, i centrociti.

2.4.2.2 Z T

ONA

I linfociti si trovano sotto e tra i follicoli, nelle “corde corticali”. I linfociti T naïve entrano nella zona T attraverso vasi

sanguigni specializzati, chiamati venule ad endotelio alto (High Endothelial Venules, HEV).

+

- 70% linfociti T helper CD4 ; +

- 30% linfociti T citotossici CD8 .

2.4.2.3 M B T

ECCANISMI DI SEGREGAZIONE FRA LINFOCITI E

La segregazione dei linfociti T e B in aree distinte del linfonodo dipende dalle chemochine secrete da cellule

specializzate in ogni zona e che dirigono la migrazione dei linfociti.

- Cellule reticolari fibroblastiche (Fibroblastic Reticular Cells, FRC) nelle zone T;

- Cellule dendritiche follicolari (Follicular Dendritic Cells, FDC) nei follicoli.

I linfociti si dirigono in zone diverse della corticale linfonodale a seconda di quale recettore per quale citochina essi

esprimono:

- I linfociti