Immunità adattativa

Immunità Adattativa o Acquisita (specifica)

È affidata ai linfociti, cellule del sangue prodotte nel midollo osseo. Abbiamo linfociti b e t che si

differenziano per recettore di superficie (per il t è TCR, per il b è il BCR) e perché la loro modalità

di intervento nella risposta immunitaria è differente.

-Sviluppo cellule B I linfociti B nascono da una cellula staminale progenitrice

nel midollo. Tramite maturazione arrivo a linfocita B

maturo che viene liberato dal midollo osseo ed entra nel

torrente ematico, poi nel linfatico e di conseguenza migra

negli organi linfoidi secondari e si pone nella corticale

(Linfonodi e Milza). Nel linfocita B immaturo ho

immunoglobulina di superficie (BCR) completa rispetto al

linfocita pre-b. Esce dal midollo solo quando ha capacità

di produrre la prima immunoglobulina di superficie. In

seguito può produrre gli anticorpi (immunoglobuline in

forma secreta, liberi) e poi imparerà a produrre diverse classi di immunoglobuline (la prima è di tipo

M). Sono cellule che producono immunoglobuline, sia come recettori che come anticorpi liberi nel

sangue e tessuti. Non ha ancora incontrato l’antigene ma è pronto per farlo, così, in seguito a

interazione con un patogeno, inizia un secondo processo di maturazione producendo anticorpi e

immunoglobuline in periferia negli organi linfoidi secondari. Diventerà in seguito a ciò una

PLASMACELLULA che produce grandi quantità di anticorpi. Nel midollo abbiamo il

riarrangiamento dei geni delle immunoglobuline.

-Immunoglobuline Hanno struttura di base ad Y grazie a legame ad

idrogeno tra due tipi di catene (pesanti e leggere). Le

pesanti sono glicoproteine più pesanti. Le leggere

possono essere di due tipi (k o λ), le pesanti di 5 tipi

(ognuna per ogni classe di Ig) e ognuna di esse porta

una lettera greca che indica l’isotipo (le IgA hanno le

catene pesanti α ecc.). i ripiegamenti formati da vari

domini sono legati da ponti disolfuro. In ogni catena,

pesante o leggera, c’è una porzione variabile, mentre

tutto il resto è la porzione costante. La parte superiore

della Y lega l’antigene (regione Fab, frammento che lega antigene). La porzione Fc offre legame a

fagociti o innesca attivazione del complemento (frammento cristallizabile). Fab è la porzione

variabile. Nel fab c’è anche la porzione ipervariabile. Fc è uguale per tutte le Ig. Fab e Fc sono

separati dalla regione cerniera. La digestione proteolitica con papaina divide l'Ig in una parte detta

Fab (Frammento che lega l'antigene) e una parte detta Fc (frammento cristallizzabile),

corrispondente ai domini C della regione Costante e legata alla funzione di trasduzione del segnale

quando la molecola è legata alla membrana. Tra le regioni Fab e Fc la molecola mostra una

elevata flessibilità (regione cerniera).

EPITOPO: l’antigene può avere struttura molto complessa costituita da molecole molto grandi che

interagiscono con l’Ig. Sulle macromolecole di superficie del patogeno possono esserci punti in cui

l’anticorpo va a legarsi (epitopi). Può essere riconosciuto sulla base di sequenze amminoacidiche

(determinanti lineari) o dalla conformazione tridimensionale (determinante conformazionale).

Quindi molte Ig diverse vanno a legarsi in più punti della macromolecola del patogeno.

Affinità: forza con cui antigene e anticorpo si legano. Aumenta con la maturazione del linfocita.

Avidità: somma totale delle forze di legame tra Ac e Ag

I punti in cui il determinante antigenico si lega all’anticorpo è

sempre nel fab. I punti in cui il legame avviene è stretto ed è la

regione ipervariabile (10^14). Le igM sono pentameriche e

hanno molti punti di legame.

Abbiamo 5 classi di Ig (ISOTIPI). La loro catena pesante è

chiamata con lettera greca corrispondente (α, δ, , ε, μ). In

ϒ

seguito a polimorfismo genetico possiamo avere variabilità in catene pesanti (ALLOTIPO: variante

di catene pesanti e leggere presente nella stessa specie dovuta a

polimorfismo genetico). Attivano differenti funzioni effettrici:

• IgG: sono le più piccole e più presenti nel sangue. Svolgono

un ruolo importante nella difesa dalle infezioni. Si legano a

macrofagi e a linfociti polimorfonucleati, permettendo loro di

individuare in modo efficace il bersaglio da fagocitare. Sono

coinvolte in via classica. Sono le uniche che passano la

placenta (immunità passiva a embrione e feto che sennò non è capace di produrre

anticorpi). Il sistema immunitario nasce pronto per imparare a interagire con antigeni. Qui si

fanno anticorpi solo nei confronti di antigeni che incontro. Non abbiamo risposte

stereotipate. Ci sono 4 sottoclassi di IgG. Le IgG sono anche capaci di legarsi al

complemento scatenando un’efficace cascata di reazioni biochimiche che si concludono

con l’uccisione del microrganismo.

• IgM: le più numerose nel sangue, sono circa il 10%; attivano il complemento; sono le prime

che si formano; la loro produzione è caratteristica delle risposte primarie agli organismi

infetti; è sufficiente una sola molecola di IgM legata all’antigene

per attivare la cascata del complemento; favoriscono la

fagocitosi e sono pentameriche (l’aggregazione delle singole

unità in pentameri è permessa da piccoli peptidi acidi che

uniscono le code delle catene pesanti α con ponti disolfuro).

Non significa che sono le migliori.

• IgA: costituiscono il 20% delle immunoglobuline circolanti.

Sono nelle secrezioni (saliva, colostro, lacrime, muco delle vie

respiratorie e del tubo digerente) dove incontrano l’antigene

microbico. Sono un dimero unito da componente secretoria (nel siero sono monomeri).

Sono anche in latte materno e conferiscono difesa a neonato (IMMUNIZZAZIONE

PASSIVA). La catena J permette la formazione del dimero. Le IgA passano attraverso le

cellule della mucosa intestinale per transcitosi perché le cellule della mucosa hanno un

recettore poly Ig (recettore per le molecole immunoglobuliniche polimeriche) che è

espresso sulla superficie baso-laterale delle cellule epiteliali della base della cripta e che

lega la catena j (che tiene insieme le singole unità di IgA). Le intercetta e le pone in una

vescicola che migra verso il polo apicale dove viene rilasciata nel lume. Dopo che l’IgA e il

recettore attraversano la mucosa, il recettore viene parzialmente tagliato e un segmento

viene secreto insieme all’IgA costituendo così il componente secretorio. Rappresentano un

importante mezzo di difesa contro le infezioni locali. Stimolano la reazione del

complemento solo attraverso una via di attivazione alternativa. Intervengono nella risposta

immunitaria secondaria.

• IgE: molto piccole e in scarsa quantità. Sono protagoniste di allergie. Si legano a superfici

di basofili, mastociti ed eosinofili.

• IgD: sono presenti come recettori. Sono monomeri bivalenti che costituiscono solo l’1% di

tutte le Ig del siero. Sono presenti sulla superficie dei linfociti B, ed è per questo che

probabilmente agiscono da recettori cellulari di superficie nei confronti degli antigeni

permettendo il differenziamento del linfocita B in plasmacellula che sintetizza anticorpi.

- Meccanismi alla base della varietà delle Ig

La teoria accreditata a tale processo è la “teoria della ricombinazione

somatica”. È basata sul fatto che abbiamo gruppi di geni per regioni

variabili e costanti che sono presenti in punti diversi del genoma della linea

germinale e che vengono tagliati e cuciti generando catene polipeptidiche diverse (ricombinazione

che fanno cellule nel midollo a livello delle pre-B, i linfociti t la fanno nel timo). Sul cromosoma 14

(catene pesanti) abbiamo molti geni V, circa 200, (per regioni variabili); abbiamo anche regioni J

(junction) e D (diversità; solo nel caso della catena pesante). Abbiamo tante cassette che

corrispondo a frammenti genetici diversi. Lo scopo è tagliare e incollare questi geni. La prima cosa

che accade riguarda le catene pesanti poi le leggere (che mancano di segmenti D). Questo genera

il primo livello di aumento di variabilità perché posso combinare segmento v1 con d2 e j3, ad

esempio. Le catene leggere k o λ non hanno il segmento D.

Così però comunque non abbiamo tutta la variabilità necessaria che invece si ottiene quando

vengono ritagliati e giustapposti tra di loro (diversità giunzionale) perché inserisco varianti di 1,2,3

nucleotidi nelle regioni in cui lego segmenti v, j e d. Si creano

estremità sfalsate nei punti in cui taglio v, d e j. Il primo

passaggio è legare v e d poi j. Dato che si aggiungono o tolgono

nucleotidi posso usare comunque gli stessi frammenti genetici

ma non avere la stessa molecola perché si creano frameshift o

altre mutazioni. Non sempre ottengo una Ig attiva perché posso

avere dei codoni di stop che interrompono la sintesi. Avviene su uno dei due alleli, l’altro è

inattivato. Ogni linfocita b ha una possibilità, se l’Ig è adeguata la cellula sopravvive, altrimenti va

incontro ad apoptosi. Questo processo (secondo livello di diversificazione: GIUNZIONALE) è

mediato da due classi di enzimi, quelli che mediano l’avvicinamento di vdj e sono rag-1 e rag-2

(RICOMBINASI). Gli enzimi che tagliano il DNA sono le esonucleasi e quelli che li ricuciono sono

le ligasi. Le ricombinasi si legano a sequenze specifiche che fiancheggiano vdj (sequenze RSS 12

e 23, uno da un lato e uno dall’altro e sono complementari; il riconoscimento può avvenire solo se

sono presenti in coppia in questo modo: REGOLA DEL 12/23). L'appaiamento non e sempre

perfetto: si generano delezioni ma anche segmenti non appaiati: intervengono allora gli enzimi di

riparazione del DNA che aggiungono nucleotidi (Nucleotidi P) oppure la

desossinucleotidiltransferasi terminale (TdT) (Nucleotidi N). Le sequenze segnale della

ricombinazione (RSS, Recombination Signal Sequences) sono costituite da un eptamero (i 7

nucleotidi CACAGTG) e un nonamero (i 9 nucleotidi ACAAAAACC) separati da un sequenza

spaziatrice che può contenere o 12 o 23 bp. Il numero di basi dello spaziatore, 12 o 23, non e

casuale poiché corrisponde ad uno o due giri dell'elica di DNA e ciò permette agli enzimi di agire

simultaneamente sia sull'eptamero che sul nonamero. Queste RSS sono presenti a monte o a

valle dei segmenti V, D e J:

-segmento V: presenta alla sua estremità 3' un eptamero seguito da uno spaziatore di 12 per la

catena κ e da 23 per λ e la catena pesante;

-segmenti J: sono preceduti da un eptamero e un nonamero spaziati da 12 bp (nelle catene λ) e da

23 bp nelle altre due;