Immunità innata e nozioni, Patologia generale

NK.

Le cellule coinvolte in questa immunità sono: i linfociti Ag-specifici, le APC (cellule che presentano

l’Ag), le cellule effettrici che eliminano l’Ag.

Le caratteristiche di questa immunità sono:

- Specificità : assicura che Ag diversi suscitino risposte specifiche.

- Diversificazione : rende il sistema immunitario capace di rispondere ad una grande varietà

di Ag.

- Memoria: porta un potenziamento delle risposte in caso di esposizioni ripetute ad uno

stesso Ag.

- Espansione clonale

: aumenta il numero dei linfociti T specifici per l’Ag.

- Specializzazione

: genera risposte ottimali per la difesa contro distinti tipi di microbi.

- Risoluzione ed omeostasi : consente al sistema immunitario di rispondere ai nuovi Ag

incontrati.

- Non reattività verso il self : previene danni all’ospite durante le risposte agli Ag estranei.

Grazie alla citofluorimetria è stato possibile identificare le sottopopolazioni di linfociti, identificando i

diversi tipi di marcatori propri di ciascuna popolazione:

- Linfociti B : produzione di Ab

- Linfociti T CD4+ : attivazione macrofagi (imm. Cellulo-mediata), differenziazione linfociti B

(imm. Umorale)

- Linfociti T CD8+ : lisi delle cellule infettate e delle cellule tumorali

- Linfociti T regolatori

: soppressione delle funzioni di altri linfciti T

- cellule NK : uccisione delle cellule infettate da virus o danneggiate.

Il riconoscimento del patogeno da parte di TLR generano segnali che attivano la risposta

adattativa. Proteine derivate dal microrganismo sono processate nei lisosomi e i peptidi presentati

ai linfociti T. Il riconoscimento di PAMPs porta all’attivazione di vie che inducono l’espressione di

citochine, chemochine e molecole costimolatorie.

Complesso Maggiore di Istocompatibilità (MHC)

È un gruppo di geni polimorfici localizzato sul cromosoma 6 dell’uomo. Fu scoperto sui topi

studiando il rigetto del trapianto dei lembi di cute sui ceppi di topi di inbred ottenuti

dall’accoppiamento tra fratelli: dopo circa 20 generazioni ogni membro di un ceppi inbred è

geneticamente identico e i topi vengono detti singenici. Quando ceppi differenti esprimono alleli

differenti sono definiti allogenici. Topi identici per tutti i loci tranne che per uno selezionato per

essere differente sono definiti congenici. Successivamente si scoprì che topi appartenenti a ceppi

inbred differenti, avevano diversa capacità di risposta nei confronti di certi semplici polipeptidi e

questa caratteristica veniva ereditata come un carattere mendeliano dominante. I geni responsabili

vennero chiamati geni della risposta immune (Ir) e mappano nell’ MHC. Nell’uomo l’ MHC prende il

nome di HLA (Human Leukocyte Antigen). Tale sistema è alla base del rigetto del trapianto

d’organo. Pazienti che mostrano il rigetto possiedono degli Ab circolanti che riconoscono Ag

presenti sui leucociti del donatore. Questi AB vengono definiti alloanticorpi e gli antigeni

alloantigeni. I primi geni definiti responsabili furono chiamati HLA-A, HLA-B, HLA-C e costituiscono

le MHC di I classe. L’impiego di Ab per mettere in evidenza differenze allogeniche tra donatore e

ricevente fu presto complimentato da un altro test in cui i linfociti T di un individuo messi a contatto

con i leucociti di un altro individuo andavano incontro a proliferazione. Questo test fu definito

Reazione Linfocitaria Mista (MLR) e permise l’identificazione di un altro set di geni sempre nello

stesso locus: HLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP che costituiscono MHC di II classe. I geni HLA presenti

su un cromosoma vengono ereditati come un’unità genetica singola definita aplotipo. Non avviene

crossing-over tra questi geni.

Le molecole di MHC di I classe sono costituite da due catene legate non covalentemente: la

catena alfa (con i domini alfa 1, 2, 3) e la catena beta2-microglobulina (che non è codificata nel

MHC). La tasca per il peptide è contenuta tra i domini alfa 1 e 2. La porzione N-terminale di alfa1 e

2 formano un pavimento di foglietti beta con 8 segmenti antiparalleli che sostengono 2 pareti di

alfa-elica. Questa tasca può alloggiare peptidi di 8 – 11 aminoacidi massimo. Il legame con il

peptide è necessario per stabilire le due catene e permettere l’espressione sulla superficie

cellulare. Ne esistono 6 differenti molecole.

Le molecole di MHC di II classe sono costituite da due catene legate non covalentemente: la

catena alfa e la catena beta. La tasca per il peptide è formata dalla porzione N-terminale dei

domini alfa1 e beta1: quattro nastri di beta-foglietti antiparalleli formano il pavimento ed un alfa-

elica la parete. La tasca essendo aperta può alloggiare peptidi di 30 o più aminoacidi. Anch’essa

per una maggiore stabilità e per la sua espressione sulla superficie cellulare necessita del legame

col peptide. A causa dell’accoppiamento casuale ne esistono da 10 a 20 differenti molecole.

Il legame del peptide alla molecola è un’interazione non covalente mediata dai residui del peptide

e della tasca. I foglietti beta possono contenere delle nicchie dove alcune catene laterali del

peptide possono trovare alloggio (peptidi ancora). I peptidi si legano rapidamente e possono

rimanere legati per ore o anche giorni. Il peptide esposto interagirà con i TCR (T Cell Receptor) nei

linfociti T. I residui polimorfici di MHC sono responsabili invece del legame con i linfociti T. Le MHC

di I classe si trovano su tutte le cellule nucleate. Le MHC di II classe sulle APC. Sulla maggior

parte delle cellule l’IFN-alfa, l’IFN-beta, l’IFN-gamma, il TNF e LT prodotte durante la risposta

immunitaria innata, aumentano l’espressione delle molecole di classi I. L’IFN-gamma aumenta

anche le molecole di classe II. Esso è prodotto dalle cellule NK e dai linfociti T attivati dall’Ag

durante le risposte adattative e la sua abilità ad aumentare l’espressione di classe II rappresenta

un meccanismo di amplificazione. I linfociti B hanno molecole di classe II e l’espressione aumenta

dopo l’esposizione con IL-4.

Riconoscimento dell’Ag

Alle MHC si legano solo i peptidi e non macromolecole. Il fenomeno della restrizione MHC è legato

all’interazione e al riconoscimento che deve riguardare non solo il peptide con l’MHC ma anche

con il linfocita. Quindi la restrizione consiste nel doppio riconoscimento. Grazie alle APC avviene il

riconoscimento e la presentazione dell’Ag. Queste cellule riconoscono il microrganismo, lo

inglobano, lo processano e lo espongono con le molecole MHC per presentarlo al linfocita.

Le cellule dendritiche della cute (c. di Langherans) o del derma catturano gli Ag che penetrano

attraverso l’epidermide e li trasportano ai linfociti, diventando nel frattempo cellule mature e APC

efficienti. La risposta effettrice è la presentazione dell’Ag a un linfocita T vergine che effettua una

espansione clonale e una differenziazione in linfocita T effettore.

Se è un macrofago a presentare l’Ag la risposta sarà la sua attivazione (killing del microrganismo).

Se è un linfocita a presentare l’Ag la risposta sarà la produzione di Ab.

La presentazione dell’Ag nelle molecole di MHC di classe II avviene per proteine extracellulari

fagocitate. Nel Reticolo Endoplasmatico Ruvido si trovano le catene nascenti delle MHC II. Per

stabilizzare la molecola nella sua tasca viene inserita una catena invariante. Dal RER si libera una

vescicola contenente l’MHC II e si fonde con un fagolisosoma con il peptide estraneo. Una

catepsina degrada parte della catena invariante e rimane solo la molecola CLIP nella tasca.

Quando la vescicola del RER si fonde con il fagolisosoma, CLIP si stacca da MHC II e si lega a

DM (una proteina di struttura simile all’ MHC II) e nella tasca di MHC II si lega il peptide estraneo.

Quindi avviene l’esposizione sulla membrana di MHC II + il peptide. Questi vengono riconosciuti

dai linfociti CD4+ che iniziano a produrre citochine. Esse hanno il compito di attivare i macrofagi e

stimolare la secrezione di anticorpi da parte dei linfociti B.

La presentazione dell’Ag nelle molecole di MHC I avviene per proteine libere nel citoplasma

(virus). Le proteine non self (prodotte dai virus), ma in generale anche proteine self che devono

essere degradate, vengono legate dall’ubiquitina che le inserisce nella via del proteosoma.

Vengono cosi degradate. I peptidi degradati entrano nel RE tramite la proteina TAP. Tramite la

tapasina a TAP è legata una molecola di MHC I che si lega poi al peptide antigenico entrante. Si

libera cosi una vescicola con l’MHC I + il peptide che verranno esposti poi sulla membrana. Le

MHC I vengono riconosciute dai linfociti T CD8+ citotossici che una volta attivati lisano la cellula.

Alcuni peptidi vengono riconosciuti meglio di altri. Vengono chiamati immunodominanti, perché

legano meglio le tasche delle MHC.

I peptidi antigenici legati alle MHC esposti sulle APC vengono riconosciuti e legati dal complesso

TCR. Il complesso è formato dal TCR stesso (formato da una catena alfa e una beta), dal CD3 e

dalle catene z per la trasduzione del segnale. Questo complesso è uguale in tutti i linfociti T.

esistono poi delle molecole corecettori che differenziano i linfociti T. queste sono il CD4 (nei linfociti

T helper) e il CD8 (nei linfociti T citotossici). Un terzo tipo di recettori sono quelli costimolatori che

servono a inviare un secondo segnale per l’attivazione dei linfociti T. Le molecole costimolatorie

meglio caratterizzate sono il CD80 e CD86 espresse sulle APC (cellule dendritiche, macrofagi e

linfociti B); queste molecole legano il CD28 sui linfociti T. Esiste un altro recettore sui linfociti T che

riconosce il CD80 e il CD86, questo è il CTLA-4 che ha funzione inibitoria (di spegnimento). Questi

incontri avvengono negli organi linfoidi secondari.

Appena avviene il legame tra APC e linfocita quest’ultimo secerne IL2 ed espone sulla sua

superficie i recettori corrispondenti. In seguito al legame tra IL2 e il suo recettore inizia

l’espansione clonale dei linfociti T e il loro differenziamento in cellule effettrici e cellule della

memoria. Il riconoscimento dell’Ag, insieme all’attivazione di CD38, induce l’espressione di CD40L

sui linfociti T attivati. CD40L migliora la capacità di presentare l’Ag da parte delle APC grazie alla

reciproca stimolazione delle vie di CD40 e B7 (i recettori sulle APC di CD40L e CD28 sui linfociti

T). i linfociti T attivati abilitano altre APC a partecipare alla risposta immune (licensing).

I linfociti T CD4+ naive possono differenziarsi in linfociti T helper 1 e T helper 2 in risposta all’Ag, a

molecole costimolatorie e a citochine. La differenziazione in T helper 1 è stimolata da batteri

intracellulari che infettano o attivano macrofagi e linfociti NK attraverso l’attivazione dell’im