Sistema immunitario

CONFRONTO TRA LA VIA CLASSICA E LA VIA ALTERNATIVA DEL COMPLEMENTO

via classica: quando si formano i complessi antigene anticorpo

➔ via alternativa: La via alternativa non necessita di anticorpi: può essere indotta dai componenti

➔ glucidici della membrana cellulare dei microrganismi

- Entrambe le vie, classica ed alternativa, generano una C3 convertasi (enzima), che converte il C3a a

C3b, questo è l'evento fondamentale dell'attivazione del sistema complementare

- Il C3b attiva la via terminale litica C5-C9 che porta alla formazione del complesso di attacco alla

membrana.

- Il primo stadio che porta alla fissazione del C3 nella via classica è il legame tra antigene ed anticorpo

● La via alternativa conferisce una protezione immunitaria non specifica, innata

● La via classica rappresenta un meccanismo acquisito evolutosi più recentemente (utilizzo di anticorpi).

OPSONIZZAZIONE E FAGOCITOSI:

Quando l'anticorpo si lega all'antigene subisce una modificazione conformazionale che espone dei dominii

riconosciuti dai recettori cellulari e dal complemento che quindi si attacca al complesso immune attivandosi,

questo permette il riconoscimento da parte ad esempio di cellule fagocitarie per l’inglobamento del complesso

antigene-anticorpo-comeplemeno.

I componenti del complemento attivato presenti sui complessi immuni espongono dei domini riconosciuti dai

recettori cellulari. Il fenomeno di rendere riconoscibili dai recettori cellulari i complessi immuni si chiama

opsonizzazione (facilita il riconoscimento).

GLI ANTICORPI:

Struttura degli anticorpi ed i geni delle immunoglobuline:

Gli anticorpi sono le proteine antigene-specifiche delle cellule B: linfociti B e plasmacellule

➔ Gli anticorpi costituiscono una famiglia di proteine plasmatiche conosciuta col nome di

➔ immunoglobuline

Gli anticorpi sono costituiti da una unità strutturale di base

➔ presente sotto forme diverse in svariate molecole appartenenti sia

al sistema immunitario che ad altri sistemi biologici di

riconoscimento

● L'anticorpo è formato da due coppie di catene polipeptidiche

differenti chiamate catena pesante e catena leggera (2 e 2)

● Ciascuna immunoglobulina è formata da due catene pesanti e due

leggere: ponti disolfuro uniscono la catena pesante e quella leggera

e le due catene pesanti fra loro

STRUTTURA/FUNZIONE DEGLI ANTICORPI:

Regione variabile e regione costante della molecola anticorpale

La molecola anticorpale ha due funzioni distinte:

● legare specificamente le molecole di antigene che hanno indotto la risposta immunitaria

● reclutare altre cellule (cooperazione cellulare) ed altre molecole per eliminare l'antigene una

volta che l'anticorpo lo abbia legato

Queste funzioni sono strutturalmente separate:

● una parte riconosce specificamente l'antigene (regione variabile, diversa per ogni antigene)

● l'altra attiva i meccanismi effettori che favoriscono l'eliminazione dell'antigene legato (regione

costante, indipendente dalla specificità antigenica)

DOMINI STRUTTURALI DELLE MOLECOLE ANTICORPALI:

Le catene pesanti (H per heavy) e quelle leggere (L per light) di una immunoglobulina possono essere divise in

sotto-regioni, o dominii, sulla base di caratteristiche strutturali dipendenti dalle omologie di sequenza

● il dominio ammino-terminale (N-terminale) di ciascuna catena ha una sequenza differente nelle diverse

molecole di anticorpo; gli altri dominii sono costanti

● i due dominii della catena leggera sono denominati V e C . (V per variabile, C per costante)

L L

● i quattro dominii della catena pesante sono chiamati V , C 1-n

H H

La struttura tipica dell'anticorpo

SITI DI LEGAME E DETERMINANTI ANTIGENICI:

Gli anticorpi legano agli antigeni in una tasca formata dalle regioni variabili delle catene pesanti e leggere: due

tasche quindi per ogni unità strutturale base di anticorpo. La tasca di legame è relativamente piccola e quindi

lega piccoli domini strutturali:

- nel caso di antigeni piccoli tutto l'antigene viene legato nella tasca

- nel caso di antigeni grandi, come batteri o proteine, solo una struttura delle tante che costituiscono la

molecola antigenica complessa viene legata (determinante antigenico o epitopo)

- un antigene grande può avere molti determinanti antigenici, anche diversi tra loro.

GLI ISOTOPI:

esistono 5 classi (Isotopi) degli anticorpi (Immunoglobuline, Ig) che possono essere distinte fra di loro

biochimicamente e funzionalmente:

● IgA

● IgD

● IgE

● IgG

● IgM

- le classi di anticorpi si differenziano per la presenza di distinte regioni costanti delle catene pesanti

- la parte costante delle catene pesanti è unica all'interno di ogni singola classe

- le proprietà biologiche sono diverse per ogni singola classe

- le differenze nella regione variabile sono responsabili per la specificità del legame antigenico e non

influiscono sulle proprietà biologiche (specificità biologica e proprietà biologiche sono variabili

indipendenti le une dalle altre).

- le differenti classi conferiscono diverse proprietà biologiche ad anticorpi con la stessa specificità

antigenica: proprietà biologiche e specificità antigenica sono due variabili indipendenti

Le IgA possono essere presenti in forma monomerica o dimerica unitie da catena J e le IgM si trovano in forma

monomerica e anche in forma pentamerica (IgM sono quelle coinvolte nella risposta primaria), le altre in forma

monomerica.

Oltre alle 5 classi principali, esistono quattro sottoclassi di IgG: IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, e due sottoclassi di

IgA monomeriche: IgA1, IgA2.

I vari isotopi umani hanno diversa emivita nel sangue e non durano molto a lungo.

IgM sono gli anticorpi solitamente prodotti nella risposta primaria perché essendo pentamerici

➢ possono formare più legami contemporaneamente. Sono quindi le prime a comparire in risposta

all’esposizione all’antigene. -1

IgG sono le più presenti nel sangue (concentrazione serica 9 mg ml ) e sono quelle prodotte nella

➢ risposta secondaria, sono le uniche che possono attraversare la placenta, quindi hanno molta

importanza nella risposta immunitaria a protezione del feto.

IgD sono recettoriali (infatti gli anticorpi che stanno sulla membrana funzionano da recettori).

➢ Hanno come unica funzione quella di attivare i linfociti B e di promuovere la loro maturazione verso lo

stadio di plasmacellule quando vengono a contatto con l'antigene per il quale sono specifiche. Non si

ritrovano IgD libere nel plasma (se non in tracce), quindi hanno solo funzione recettoriale, non

vengono secrete.

IgA difendono le mucose, questo gli consente di passare gli epiteli (trasporto attraverso gli epiteli).

➢ IgE risposta allergica o contro i parassiti.

➢

FUNZIONI DEI VARI ANTICORPI:

IgG: importanti per la neutralizzazione, opsonizzazione e sensibilizzazione all’attacco dei NK, concorre

anche per l’attivazione del complemento.

IgM: attiva il complemento e ha anche un piccolo ruolo nella neutralizzazione.

IgA: importante per la neutralizzazione e in piccola parte per l’opsonizzazione.

IgE: sensibilizzazione dei mastociti (stimolano i mastociti), i mastociti espongono sulla loro superficie le

IgE, che sono legate alla reazione allergica. La reazione allergica è data dall’istamina ma sono proprio le

IgE a legare l’antigene .

Diverse catene pesanti equivalgono a diverse proprietà:

I diversi isotopi e sottoclassi che legano diversi recettori hanno proprietà funzionali diverse. Le funzioni

effettrici dei diversi isotipi immunoglobuline sono svolte dalle porzioni Fc (frammento costante)

della molecola, formata dai domini C 2 e C 3 (facendo riferimento alle IgG).

H H

Il legame con l'antigene avviene tramite due identici FAB (Antigen Binding Fragment, frammento legante

"antigene).

Le proprietà funzionali sono indipendenti dalla specificità antigenica. Si hanno:

- Più classi di anticorpi con le stesse specificità;

- Più specificità diverse nella stessa classe di anticorpo.

Legame con il complemento:

Le immunoglobuline sono capaci di legare ed attivare il sistema del complemento che contribuisce al

reclutamento e all'attivazione dei fagociti, e che può distruggere in modo diretto alcuni microrganismi.

Il primo componente del sistema del complemento è la proteina denominata C1q che lega le IgM e le IgG in una

regione ricca di amminoacidi con carica elettrica presente sul lato del dominio CH2. Legame Antigene anticorpo

lega il complemento, infatti il fattore C1q lega questi anticorpi che si sono legati all’antigene perché riconosce

una porzione della regione costante (via classica). Questo serve a eliminare l’antigene.

LE IgM E LE IgA POSSONO FORMARE POLIMERI

● Le IgM e le IgA formano aggregati più grandi (polimeri)

● Le IgM formano soprattutto dei pentameri, mentre le IgA dei dimeri

● La polimerizzazione delle molecole di anticorpi è indotta da una catena di 15 kDa: catena | (joining)

La polimerizzazione delle immunoglobuline sembra essere importante per il legame di antigeni con epitopi

polimerici.

Il tasso di dissociazione di un antigene dal sito di legame dipende dalla forza del legame e dall'affinità del sito.

Le IgM spesso interagiscono con epitopi ripetitivi, quali quelli espressi dai polisaccaridi della parete batterica;

però il legame del singolo sito di legame è spesso di bassa affinità.

L'aumento dell'avidità che si ottiene per la polimerizzazione delle molecole anticorpali è importante per

aumentare l'efficienza di legame delle IgM

La polimerizzazione è necessaria per il trasporto delle IgA attraverso gli epiteli da cui ricevono un ulteriore

peptide che le protegge dalla degradazione proteolitica

IGM E COMPLEMENTO

Le IgM pentameriche dopo aver legato un microrganismo attivano il sistema del complemento

L'attivazione del complemento è innescata dal legame della proteina plasmatica C1q alla porzione e dell'IgM

Il C1q possiede sei siti di legame per le immunoglobuline

Almeno due siti di legame devono essere occupati per determinare l'attivazione di componenti successivi

La IgM pentamerica ha cinque siti di legame per il C1q: basta una sola molecola di IgM per attivarlo

LE IMMUNOGLOBULINE DI MEMBRANA:

Gli anticorpi di ciascun isotipo possono essere prodotti sia nella forma secretoria che in quella di recettore di

membrana:

- Nella forma molecolare che funge da recettore di membrana, la molecola possiede un dominio

transmembrana che la ancora nella superficie dei linfociti B, assente nella forma molecolare secreta;

- Le immunoglobuline di superficie sono sempre monomeriche;

- Le due diverse estremità carbossi-terminale delle catene pesanti nelle forme di membrana e secretoria

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