Immunologia

RECLUTAMENTO DEI LEUCOCITI AI TESSUTI

Il reclutamento avviene per diversi scopi: l’invio dei linfociti ai siti di maturazione (agli

organi linfoidi secondari); l’invio di neutrofili e monociti dal circolo ematico ai siti

d’infezione e danno per svolgere le loro funzioni protettive; il passaggio dei linfonodi

dall’organo linfoide secondario al sito periferico.

Si parla di:

Homing leucocitario: i leucociti vengono indirizzati a un determinato tessuto

• Reclutamento leucocitario: i leucociti migrano dal sangue ai tessuti

•

La capacità dei linfociti di migrare ripetutamente in organi linfoidi secondari e tornare nel

sangue viene definita (ricircolazione).

Sono fattori rilasciati dai microbi che richiamano leucociti (citochine). Nel focolaio di

infezione, se i leucociti devono andare dal sangue al tessuto, devono attraversare le cellule

endoteliali che hanno anche funzione attiva, cioè regolano questo passaggio delle cellule

dal sangue al tessuto. Quando c’è un’infezione il microrganismo rilascia dei segnali a cui le

cellule endoteliali rispondono, modificando le proprie giunzioni e rendendosi più

permeabili.

La cellula endoteliale forma quindi una parete attiva e quindi è fondamentale per

l’infiammazione. Il reclutamento dei leucociti ai tessuti è un processo multifasico in cui è

coinvolta l’adesione delle cellule circolanti alla superficie luminale delle cellule endoteliali

che rivestono le venule postcapillari e la loro successiva migrazione attraverso la barriera

endoteliale e la sottostante membrana basale.

Le cellule endoteliali esprimono delle molecole di adesione che si trovano sulla membrana

plasmatica e interagiscono con i leucociti. Le due famiglie importanti: selectine e integrine.

Selectine: sono molecole di adesione che si trovano sulla membrana plasmatica, in grado

di legare i carboidrati. Sono responsabili dell’interazione a bassa affinità che caratterizza le

fasi iniziali dell’adesione leucocitaria. Si dividono in:

- P selectina

- E selectina

- L selectina

La E e la P sono espresse dalle cellule endoteliali, ma vengono attivate da fattori diversi. La

L è tipica di neutrofili e monociti (leucociti).

Le selectine sono importanti per le prime fase di adesione delle cellule circolanti. I leucociti

esprimono dunque delle molecole di adesione che su legano ad altre molecole di adesione

delle cellule endoteliali. L’interazione è però a bassa affinità (continuano cioè ad attaccarsi

e staccarsi). L’effetto ottenuto viene chiamato rolling, perché le cellule ‘’rotolano’’ lungo la

superficie dell’endotelio.

I leucociti riescono a passare dall’altra parte quando entra in gioco un’altra famiglia, quella

delle integrine. Le integrine sono degli eterodimeri costituiti da due catene polipeptidiche

legate non covalentemente. Quando il leucocita deve attraversare la parete endoteliale,

l’integrina passa da una conformazione a bassa affinità a una ad alta affinità per il ligando.

AlphaLbeta2: si lega al ligando ICAM-1 sull’endotelio

Alpha4beta1: che si lega al ligando VCAM-1 sull’endotelio

Sono le chemochine che contribuiscono al passaggio da uno stato all’altro. Le chemochine

sono citochine strutturalmente omologhe, in grado di stimolare appunto il movimento dei

leucociti dal circolo verso i tessuti.

Si classificano in quattro famiglie: C, CC, CXC, CX3C.

La prima cosa che succede quando c’è un processo infiammatorio è che all’interno dei vasi

sanguigni avviene una stasi. Normalmente quando non c’è un’infezione i leucociti non

sono a contatto con l’endotelio, ma si trovano centralmente. Quando c’è un’infezione si

innesca una stasi, tale per cui i leucociti riescono a prendere contatto con l’endotelio

(quindi con le selectine), iniziano la fase di rolling e questo da il tempo all’endotelio per

esprimere una serie di integrine. Quando c’è un’interazione giusta tra integrina e il suo

ligando (alta affinità) la cellula si ferma: dalla fase di rolling passa a un’adesione stabile

per attivazione delle integrine ad opera delle chemochine.

Quando la cellula si lega stabilmente, cambia conformazione e a poco a poco modifica il

suo citoscheletro e si fa spazio tra le cellule endoteliali. Si inserisce nel tessuto per svolgere

la propria funzione. Tutto questo è governato dal microrganismo: l’infezione è

responsabile del cambiamento dell’endotelio.

Il fatto che l’endotelio si metta ad esprimere un certo tipo di integrine è importante. In un

processo infiammatorio le prime cellule che passano sono i neutrofili, perché le cellule

endoteliali esprimeranno delle integrine che legano il neutrofilo.

I primi a passare sono i neutrofili perché hanno una notevole capacità fagocitaria, poi

passano i monociti.

Le chemochine sono una grande famiglia di citochine che servono per direzionare la

migrazione. I recettori per le chemochine sono delle G-proteine a 7 domini transmembrana

associati a proteine che legano il GTP. Esistono più di 17 recettori e più di uno può essere

espresso da una stessa cellula.

Lo stesso meccanismo è quello dei linfociti, che dal torrente ematico devono migrare agli

organi linfoidi secondari. A livello dei linfonodi ci sono cellule a endotelio alto responsabili

del passaggio dei linfociti dal sangue al linfonodo, con lo stesso meccanismo con cui

passano i leucociti dal vaso al tessuto. Qui devono extravasare con un meccanismo

identico a quello precedentemente descritto.

Quando il linfocita T viene a contatto con il suo ligando c’è il rolling, ma quando c’è

infezione nel tessuto periferico le integrine passano allo stato attivato. I linfociti T

interagiranno stabilmente con le integrine e potranno passare.

Questa ricollocazione dei linfociti T consente il fatto che i linfociti T possano andare verso i

siti periferici dove c’è l’infezione.

I linfociti B seguono un meccanismo simile a quelli T.

IMMUNITÀ INNATA

Costituisce la prima risposta verso ogni patogeno. Non è specifica, riconosce

caratteristiche comuni a più patogeni o molecole endogene rilasciate dai patogeni stessi.

Un lipide presente sulla parente batterica viene riconosciuto dai toll like receptors. I

monociti sono in grado di riconoscere il patogeno grazie a questi recettori presenti sulla

membrana plasmatica di cellule dendritiche, fagociti, linfociti B etc, ma anche sulla

superficie di vescicole endosomiali e nel citosol.

Esempi di PAMP e DAMP (profili molecolari associati ai patogeni) sono acidi nucleici,

proteine, lipidi di parete, carboidrati.

Esempi di profili molecolari associati al danno sono le proteine da stress, oppure i toll-like

receptors.

I toll-like receptors riconoscono moduli extracellulari ricchi in leucina e legano i PAMP

(profili molecolari) direttamente o attraverso delle molecole adattatrici. Sono presenti sia

sulla membrana plasmatica che a livello intracellulare. Ci sono vari tipi di questi recettori,

che possono essere sia omodimeri che eterodimeri e questi diversi recettori riconoscono

differenti ligandi.

Una volta che il recettore ha riconosciuto un profilo molecolare trasduce il segnale, cioè

attiva dei fattori trascrizioni come NfKB, che si trova già all’interno della cellula. Nel

citoplasma si trova in forma inattiva ed è complessata a un inibitore I-KB, che la tiene in

forma inattiva. Quando il TLR (toll-like) riconosce un certo profilo molecolare, parte una

segnalazione che fosforila I-KB, il che fa si che si stacchi da NfKB, il quale una volta libero

può entrare nel nucleo attraverso i pori nucleari e interagisce con dei siti promotori

specifici, che controllano l’espressione di molecole come chemochine, citochine e molecole

di adesione. Queste portano poi a una stimolazione dell’immunità specifica.

I TLR possono attivare altri fattori, che attivano a loro volta fattori trascrizionali, i quali

portano all’espressione di una citochina chiamata interferone di tipo 1, importante perché

crea uno stato anti-virale, cioè impedisce al virus di replicare correttamente.

I recettori di tipo NOD (NOD-like receptors) sono recettori citoplasmatici espressi da

cellule dell’immunità innata. Insieme ai TLR riconoscono profili molecolari. Sono

solitamente composti da tre domini:

- Dominio ricco di leucina: riconosce PAMPs o DAMPs

- NACHT: responsabile dell’oligomerizzazione

- Effettore: formazione dell’inflammosoma, recluta molecole proteiche

I NOD possono riconoscere strutture microbiche (LPS, flagellina…), molecole endogene

(ATP extracellulare e altri DAMPs), sostanze cristalline (esogene o endogene, come nel

caso dell’urato monosodico -> gotta).

Una volta avvenuto il legame con il ligando specifico i NOD oligomerizzano grazie alla

proteina adattatrice ASC e solo in seguito il loro dominio Pyrin è in grado di reclutare il

precursore inattivo della caspasi-1. Dopo l’associazione caspasi-1 si attiva e forma

l’inflammosoma. Il compito della caspasi-1 è quello di liberare i precursori di IL-1beta e

IL-18, citochine che danno il via all’infiammazione.

L’inflammosoma da il via alla risposta immunitaria.

Sono importanti anche le barriere naturali: ci sono quelle di tipo fisico come l’epitelio,

mentre altre barriere consistono nella produzione locale di sostanze che fungono da

antibiotici.

Un’altra barriera sono i linfociti intraepiteliali, che innescano una risposta di uccisione

nell’epitelio.

Le cellule NK (natural killers) derivano dalla linea dei linfociti, ma vanno direttamente in

circolo e rientrano nell’immunità innata perché non esprimono nessun recettore specifico

che riconosce specifici antigeni. La cellula NK pattuglia le altre cellule, cioè si accorge

grazie a determinati recettori che possiede, quando una qualsiasi cellula viene infettata e

va ad eliminarla. L’attivazione delle cellule NK comporta il rilascio di perforina e

granzima (nella cellula ci sono granuli il cui contenuto viene rilasciato quando la cellula si

attiva).

La perforina è una proteina che crea un buco a livello della membrana plasmatica e

permette al granzima di entrare nel canale per attivare la cascata apoptotica. Quando la

cellula NK si attiva, viene rilasciato il contenuto dei granuli, quindi fuoriescono perforina

e granzima. La perforina non agisce sulle cellule NK perché queste si allontano subito

grazie a contrazioni del citoscheletro, in caso contrario verrebbero anch’esse distrutte. Le

cellule NK hanno dei recettori che riconoscono ligandi espressi da cellule normali e altri

espressi da cellule tumorali. Molti di questi recettori sono dotati di code citopla