Immunologia

GENERAZIONE E MATURAZIONE DEI LINFOCITI

Il processo attraverso il quale i progenitori dei linfociti presenti negli organi linfoidi primari (timo e midollo osseo) si

trasformano nei linfociti maturi che popolano i tessuti linfoidi secondari è definito sviluppo dei linfociti o maturazione

linfocitaria

Durante tale processo si genera l’ampio repertorio di diversi recettori per l’antigene e quindi la specificità dei diversi

linfociti T e B

Il processo di maturazione linfocitaria è innescato da segnali generati da recettori di membrana in grado di determinare

due tipi di effetti biologici:

- la stimolazione della proliferazione dei progenitori

- l’induzione del riarrangiamento dei geni per i recettori per l’antigene

I linfociti originano da cellule staminali emopoietiche pluripotenti HSC

differenziamento in progenitore linfoide comune

dal quale si differenziano

- i linfociti T

- i linfociti B

- le cellule NK ⇾ hanno capacità citotossica diretta naturale, non antigene-dipendente, non

hanno il recettore per l’antigene, sono cellule linfoidi innate di tipo 1 ILC-1

Esistono anche altre cellule innate linfoidi (tipo 1, 2, 3): la loro funzione non è dipendente dal recettore per l’antigene

Filogenesi: sistema immunitario mieloide è quello presente anche nelle specie meno evolute, prima compaiono le innate

linfoid, poi le adattative ⇾ tre tappe di differenziamento

dal punto di vista filogenetico ⇾ linea innata mieloide

⇾ linea linfoide che ancora non ha sviluppato il recettore per gli antigeni

⇾ linea linfoide antigene dipendente

Le cellule innate del lineage mieloide hanno recettori TLR permutati

La lampreda ha un’immunità innata complessa (300 recettori TLR), ma non ha una componente immunitaria adattativa

usa sistemi di riconoscimento dell’immunità innata, ma lo permutano

Con evoluzione della specie ⇾ necessario diversificare ulteriormente il riconoscimento

formazione di nuovo lineage in organismi più complessi (meno complessi permutazione)

Le cellule staminali pluripotenti presenti nel fegato fetale e nel midollo osseo (cellule staminali emopoietiche HSC) danno

origine a tutte le cellule circolanti

Maturando, le HSC danno origine ai progenitori linfoidi comuni, che a loro volta danno origine ai linfociti T e B, alle cellule

linfoidi innate e ad alcuni tipi di cellule dendritiche

La maturazione dei linfociti B avviene prevalentemente nel midollo osseo ⇾ danno origine soprattutto a linfociti B

circolanti (follicolari) e a una sottopopolazione di linfociti B della zona marginale

I linfociti T lasciano il midollo ed entrano in circolo fino a raggiungere il timo, dove compiono la loro maturazione

questo processo è stimolato dall’IL-7

L’indirizzamento verso la linea differenziativa B o T è determinato dall’attivazione di recettori di membrana che inducono

l’espressione di specifici fattori trascrizionali che a loro volta inducono un progenitore linfoide comune a differenziarsi

I recettori di superficie e i fattori trascrizionali inducono l’espressione di proteine che interagiscono con specifici loci del

gene codificante per il recettore per gli antigeni ⇾ ne regolano riarrangiamento, distensione della cromatina

Diverse classi di fattori trascrizionali guidano la differenziazione:

fattori Notch-1 e GATA-3 ⇾ dirigono verso la differenziazione in linfociti T

fattori EBF, E2A e Pax5 ⇾ inducono espressione geni coinvolti nella differenziazione verso i linfociti B

Durante lo sviluppo dei linfociti, le cellule progenitrici già indirizzate verso le distinte linee differenziative proliferano

dapprima in risposta alle citochine e quindi in risposta ai segnali generati da un recettore pre-antigene che seleziona le

cellule che hanno correttamente riarrangiato il primo gruppo di geni codificanti per il recettore per l’antigene

L’attività mitotica genera un pool di cellule abbastanza numeroso:

⇾ IL-7 necessaria per la proliferazione dei progenitori per i linfociti T (no B)

⇾ IL-15 agisce sulla differenziazione delle cellule NK

Specifiche immunodeficienze sono caratterizzate da un difetto nel recettore IL-7, blocco dello sviluppo dei linfociti T

Molti degli eventi nucleari associati allo sviluppo delle diverse sottopopolazioni linfocitarie sono regolati da meccanismi

epigenetici ⇾ meccanismi deputati al controllo dell’espressione genica e al riarrangiamento genico

regolazione della diversa organizzazione della cromatina

- modificazioni istoniche in particolari loci del gene codificante per il recettore per l’antigene sono necessarie al

reclutamento delle proteine responsabili del processamento di ricombinazione, necessaria per dare origine a recettori

per l’antigene funzionali

- lo sviluppo di un linfocita CD4+ o CD8+ dipende da meccanismi epigenetici che silenziano l’espressione del gene CD4 nei

linfociti CD8+ e viceversa

tale silenziamento coinvolge una serie di modificazioni della cromatina

- Dicer è un enzima essenziale per la generazione di miRNA ⇾ ruolo nell’attivazione dei linfociti T

sua delezione nella linea dei linfociti T determina la perdita selettiva di linfociti T regolatori

sua delezione nella linea dei linfociti B determina un blocco nella transizione da pro-B a pre-B

miR17-92 svolgono un ruolo chiave nella protezione dei linfociti B dall’apoptosi sia inibendo l’espressione di Bim

(membro della famiglia delle proteine pro-apoptotiche di BCL-2), sia inibendo l’espressione di PTEN che stimola

l’espressione di Bim

Vi sono diversi step di differenziamento, dipendono dalla presenza di una o due catene recettoriali

Presenza di check-point, man manco che la cellula passa da una fase alla successiva, viene sottoposta a un controllo

se fallisce il controllo, viene innescata la sua morte per apoptosi

Durante lo sviluppo linfocitario sono presenti numerosi punti di controllo che assicurano che solo le cellule che hanno

correttamente portato a termine le varie fasi della differenziazione possono proseguire la maturazione

Sia i pre-recettori sia i recettori per l’antigene trasmettono segnali essenziali

per la sopravvivenza, la proliferazione e la continuazione del processo

maturativo dei linfociti

I pre-recettori sono in grado di trasdurre segnali che vengono espressi nel corso

dello sviluppo linfocitario, essi contengono solo una delle catene che

compongono il recettore maturo ⇾ β per il TCR, catena pesante per le Ig

per riuscire a esprimerle prima devono andare incontro a riarrangiamenti dei

geni che codificano per i recettori

solo un terzo dei precursori che vanno incontro al riarrangiamento genico

riescono a completarlo in modo tale da generare una proteina funzionante

Nel caso in cui i linfociti non abbiano correttamente riarrangiato i loci per la catena β, non esprimeranno un recettore

provvisorio funzionante e per questo non riceveranno i necessari segnali di sopravvivenza ⇾ vanno incontro ad apoptosi

Assemblaggio dei pre-TCR/pre-Ig è assolutamente necessario per ricevere segnali di sopravvivenza e proliferazione,

necessario per il proseguimento della maturazione

I linfociti che hanno superato il check-point del pre-recettore procedono al riarrangiamento ed espressione della seconda

catena ⇾ espressione del recettore completo e funzionante

In questa fase, i linfociti sono ancora in uno stadio immaturo in cui le cellule autoreattive vengono eliminate e le cellule che

esprimono recettori utili vengono mantenute in vita

Selezione positiva: salvaguardia dei linfociti dotati di specificità utile

garantisce la maturazione di cellule dotate di recettori in grado di riconoscere le molecole MHC e di

co-recettori in grado di riconoscere le molecole di MHC di classe I o II

Selezione negativa: eliminazione o modificazione dei linfociti che esprimono recettori che riconoscono con elevata affinità

gli antigeni self

i linfociti vengono eliminati per apoptosi ⇾ delezione clonale

i linfociti B vengono indotti a riarrangiare ulteriormente i geni ⇾ editing recettoriale

Check-point linfociti T:

1- Da pro-recettore a pre-recettore

presenza di una sola catena recettoriale (β) + catena surrogata necessaria per l’espressione a livello della membrana

se non avviene la corretta formazione della catena recettoriale, la cellula smette di ricevere segnali per la sopravvivenza

cell death by neglected ⇾ viene perso segnale anti-apoptotico

se invece la catena è funzionante, può avere avvio la ricombinazione genica a livello della seconda catena

2- Da pre-recettore a linfocita immaturo

segnale viene ricevuto solo se a livello della membrana è espresso in modo corretto il recettore con entrambe le catene

avviene a livello della giunzione tra corticale-midollare nel timo

Tre meccanismi del processo di selezione timica:

- nessuno dei due loci della catena α generano una catena adeguata, non avviene un’adeguata ricombinazione

non è presente il segnale che dovrebbe garantire la sopravvivenza ⇾ morte per neglected

- ricombinazione di α ha prodotto una catena strutturalmente adeguata, è avvenuta generazione di un T cell receptor

nel contesto timico, il recettore segnala ma con un livello di intensità troppo alto

ha come risultato che la cellula viene attivamente uccisa per apoptosi

- ricombinazione di α ha prodotto una catena strutturalmente adeguata

va in membrana e segnala con intensità di segnale più debole ⇾ sopravvivenza

Logica del processo:

- recettore per antigene vede MHC che a livello del timo presenta un peptide self

- se la catena α non riconosce nulla, non avviene l’ingaggio di MHC ⇾ morte, non è recettore funzionante

recettore che invece riconosce MHC ma segnala molto intensamente, significa che se il segnale è molto attivo il peptide

contribuisce

energia elevata tra TCR e MHC, forte riconoscimento, viene interpretato come il riconoscimento di un peptide self

autoreattività ⇾ indotta morte della cellula

- se l’intensità dell’energia di interazione è bassa, significa che il peptide non sta contribuendo

si deduce che il linfocita non è autoreattivo, è affine per un peptide che in quel contesto (timo) non è presente ⇾ non-self

Generazione del recettore e selezione della specificità

Due selezioni: selezione positiva, tenuti linfociti che sono in grado di riconoscere MHC, persi quelli non in grado

selezione negativa, eliminate cellule che riconoscono MHC dando un segnale troppo intenso

Timo

Sede principale per la maturazione dei linfociti T

Le cellule in corso di maturazione nel timo sono definite timociti

i timociti più immaturi che non esprimono recettori e co-recettori si trovano nel seno sottocapsulare e nella corticale

esterna ⇾ i processi maturativi si verificano a livello della corticale, dove migrano

L’ambiente timico fornisce gli stimoli necessari alla proliferazione e alla maturazione dei

linfociti T

movimento dei timociti