Immunologia

PATOLOGIA GENERALE E IMMUNOLOGIA

II ANNO - II SEM PROF LOCATI

Immunità: un sistema integrato - Dall’immunità innata all’adattativa

LEZIONE 11

In qualsiasi distretto anatomico si verifichi una perturbazione del tessuto si avvia un processo con la finalità di difendere,

riparare il danno subito o che il tessuto subirà per la risposta infiammatoria.

→

Componenti coinvolte Vascolare:

→ per far passere nel tessuto strutture molecolari con peso molecolare più elevato

→ consentire l’uscita di cellule dal distretto

per circolante al tessuto (cellule con funzione effettrice che di solito non

sono presenti)

Circuiti immunitari specifici adattativi sono causa della cronicizzazione (forme croniche nella maggior parte dei casi sono

→

dovute al fatto che la risposta infiammatoria è determinata dalla componente adattativa) della risposta infiammatoria

causa del danno all’organo.

Cellule della riposta innata:

• →

Fagociti funzione effettrice (con cellule analoghe a linfociti

citotossici)

• →

Cellule NK uccidono i target cellulari con meccanismo

extracellulare, non ha recettore per l’antigene

• Citochine

• →

Complemento 3 vie, la classica dipende da anticorpi (ponte

tra le due immunità) → Attivazione di un set di molecole

che sostengono tutti i processi

la

biologici che spiegano cos’è

risposta infiammatoria.

C’è anche un set di geni finalizzati

→

alla risposta adattativa alla

presentazione dell’antigene.

Durante la fagocitosi si formano i target (via di uscita diversa, alternativa), le strutture molecolari che avvieranno la

risposta adattativa.

Parallelismi tra i due tipi di immunità:

→

Strutture che i due sistemi vedono come interpretano gli agenti infettivi. →

I Pattern Recognizing Receptors hanno in comune che riconoscono strutture conservate sui patogeni, le PAMPs

strutture senza le quali il patogeno non sta insieme. i PRR non sono distribuiti clonalmente, non c’è un set di cellule

→

Essendo un numero limitato di recettori (100 circa)

un PRR1, 2…

che esprime

Ogni specifica cellula di un determinato tipo ha lo stesso repertorio di quel tipo di recettori.

→ pochi recettori focalizzati su strutture biochimiche

→

differenziate distribuite in modo non clonale qualsiasi

cellula di un particolare tipo è uguale ad un’altra, non c’è

selezione.

I TLRs sono recettori su membrana plasmatica o strutture endosomali. A seconda del ligando che legano riconoscono

diversi tipi di patogeni.

nell’uomo ha 9 strutture (topo 10) questo tipo di riconoscimento

→

→ →

riconoscimento filogeneticamente antichissimo (1 miliardo di anni), per questo funziona molto bene NON succede

mai che un TLR faccia un errore, riconosca qualcosa che non deve.

→ → →

Risposta adattativa molto più giovane (360 milioni di anni) ha uno sviluppo individuo specifico 6 mesi di

→

sviluppo (ultimi 3 mesi di gravidanza e 3 mesi dopo il parto) spesso errori.

Es.: patologie auto-immuni sono legate a un difetto di sviluppo della componente adattativa.

La risposta immunitaria innata si risolve in poche ore, ha

l’adattativa inizia più

un picco ed esaurimento in 3-4 gg,

tardi e dura 7-14 gg.

Esposti ad un agente infettivo che innesca la risposta

infiammatoria acuta e poi l’adattativa, quest’ultima inizia

ad intervenire solo quando il target non c’è più:

→ se la risposta adattativa fosse indispensabile per

eliminare l’agente infettivo dovrebbe essere insorta con la

risposta innata;

→ reale funzione è sviluppare memoria per gestire al

meglio una seconda esposizione a quello stesso

agente infettivo.

Es.: Streptococco. Asili, bambini hanno in continuazione faringiti, maestre no (risposta adattativa talmente efficace che

viene infettata ma la risposta elimina l’agente infettivo prima che determini un’infezione).

Cellule risposta immunitaria adattativa:

• →

Linfociti B per fare anticorpi

• Linfociti T helper, citotossici, regolatori (NK innato) o Per ogni categoria di patogeni si innesca una risposta

differente.

o Derivano da una staminale ematopoietica. l’antigene

o Capacità di riconoscere il bersaglio che è

(99% dei casi peptide).

L’antigene è una proteina self.

L’interazione tra il linfocita, la struttura che lo presenta e

la cellula che lo sta presentando permette di capire se il

peptide è self o non-self.

Presentando l’antigene al linfocita T non succede nulla, la

presentazione da parte del fagocita è essenziale per

indurne l’attivazione.

Il processo si sviluppa costantemente, milioni di cellule in

→

ogni secondo stanno presentando MHC compito più

sviluppato del sistema immunitario è tollerare (il

peptide è self) non aggredire (peptide non self).

→ →

BCR linfociti B TCR linfociti T

Ogni linfocita T ha un suo recettore con una sua

specificità. La porzione V sia alfa che beta è diversa da

cellula a cellula.

cellula è diversa dall’altra, un linfocita T non

→ Ogni

equivale ad un altro, ognuno riconosce un peptide (nella specie uomo sono circa 10^16 diversi tipi di recettori, in un

singolo individuo sono 10^11/12).

Miliardi di diversi recettori di diversa specificità, possibile perché:

→ Nei linfociti T e B (e in nessuna altra cellula!) il DNA è rimaneggiato.

il segmento C è l’unica conservata

→

Da un gene per un meccanismo di ricombinazione somatica del DNA (irreversibile) per appaiamento di segmenti

diversi si ottengono miliardi diversi di recettori che riconoscono peptidi diversi.

Statisticamente probabile che il numero di cellule che hanno ricombinato nello stesso modo è praticamente zero.

La risposta adattativa è lentissima perché è necessario trovare il recettore giusto (innata distingue 100 target e basta).

→

Soggetto naïve mai visto antigene.

Linfocita T, B:

➢ cambia fenotipicamente, diventa più grande

➢ espansione clonale (copia del linfocita di partenza)

→

Ora avviene il differenziamento B effettore che produce anticorpi (versione solubile del suo recettore), B effettrici

muore (ma piccola quota a lunga sopravvivenza, anni, che fanno memoria). →

T effettore produce help, citotossicità (piccola quota si trasforma in cellule di memoria) maggior parte muore per

apoptosi →

Omeostasi di nuovo apparente omologia con la fase di partenza:

➢ cellule memoria

➢ evidenze che il processo si è sviluppato Siero negativo

Siero positivo quando nel siero ci sono anticorpi, tracce che indicano

precedente esposizione del soggetto all’infezione.

→ permette seconda esposizione allo stesso agente effettivo in

modo diverso. →

1. Tempo tra seconda esposizione e attivazione risposta

fase di latenza

2. Impennata, la pendenza della curva blu cambia

3. Il valore di picco della risposta primari è più basso della

secondaria

4. Curva di discesa si stabilizza in modo diverso, più alta

per risposte secondarie

Una risposta adattativa ogni volta è diversa, permane più a

lungo, è più veloce la comparsa… → tutto sta nella

memoria del sistema.

Parte della risposta adattativa non è effettore, fornisce uno

strumento di lavoro ad altre cellule, quelle della risposta

immunitaria innata.

L’anticorpo, citochine sono uno strumento per potenziare la

risposta innata, non uccide il patogeno, rafforza i macrofagi (M1

o M2 a seconda di cosa attiva la citochina) …

La risposta effettrice è data dalle cellule della risposta innata

orientate da quelle della risposta adattativa.

Per capire se servono entrambe le risposte si creano animali

geneticamente identici e si rimuove l’una o l’altra. Si vede poi

come è gestita un’infezione: →

Curva gialla normale, con entrambe le risposte. guarigione. incapace di limitare l’espansione del microrganismo).

Curva rossa rimuovendo immunità innata (il topo muore perché

→ morte.

Curva verde rimuovendo immunità adattativa. La pendenza all’inizio è uguale a quella del soggetto sano, interviene

l’immunità innata, quando a livello 0, l’agente infettivo

la curva gialla va a plateau, la verde va a plateau ma non torna

→

cresce in modo controllato ma non si riesce ad eliminarlo. infiammazione cronica (compromesso tra esigente ospite

→

di eliminare e patogeno di non farsi eliminare danno organo).

Processazione e presentazione dell’antigene

LEZIONE 12

L’antigene

❖ è il ligando dei recettori della risposta immunitaria adattativa, siano essi BCR o TCR.

→

❖ Immunogeno sostanza capace di indurre una risposta immunitaria adattativa.

❖ Alcuni antigeni sono apteni, legano BCR o TCR, ma possono indurre una risposta solo quando legati ad un carrier.

L’aptene (parte che induce la risposta) da solo non sarebbe in grado di legare un recettore per antigene

l’antigene deve avere caratteristiche strutturali e un

→ per agire efficacemente come ligando per un BCR o TCR,

l’aptene legato

peso molecolare minimo (quindi al carrier raggiunge il peso molecolare atteso).

in generale β-lattamici

Es.: Penicillina, (antibiotici), hanno peso inferiore rispetto a quello necessario per essere

→

ingaggiati da un recettore alcuni soggetti sono allergici (allergia = una risposta immunitaria adattativa contro un

particolare target). β-lattamico

Meccanismo molecolare: il è coniugato ad un carrier che normalmente non induce risposta immunitaria

MA il complesso aptene carrier diventa immunogenico e induce risposta.

+

La risposta si ha contro la piccola molecola ma può anche essere contro la proteina self sulla quale la molecola

→ reattività nei confronti dell’aptene e risposta autoimmune nei confronti del carrier.

era stata coniugata recettore da parte dell’antigene:

Modalità di ingaggio del Anticorpo:

o Nella porzione ammino-terminale le due catene, pesante (H, arancio) e leggera (L,

→

ingaggiano l’antigene

rossa) nelle porzioni variabili (VH e VL colorate), insieme

l’antigene ingaggia il suo recettore.

epitopo, la posizione esatta in cui

ingaggia il recettore attraverso una serie di epitopi.

L’antigene l’insieme

o Paratopo, della struttura che nella catena di riconoscimento, nel recettore

riconosce l’antigene.

→

Antigeni, natura biochimica 5 categorie principali:

1. Ag con epitopi a copia singola.

Ag costituito da una struttura derivata da una proteina, è un peptide che presenta molti epitopi singoli, diversi, a

copia singola.

→ situazione più frequente (95% degli antigeni fatti così). αβ.

Tipicamente riconosciuti da anticorpi e linfociti T con recettore

L’attività immunologica dell’Ag dipende →

dal riconoscimento T antigeni T dipendenti.

È la storia, l’origine che lo rende un target.

2. Ag con epitopi ripetuti.

Presentano copie multiple dello stesso epitopo (tipicamente succede negli zuccheri).

→

Antigene T indipendente non riconosciuto da linfociti T ma solo da anticorpi.

3. Ag di natura lipidica. γ

δ.

Tipici dei patogeni, riconosciuti da linfociti T Non riconosciuti da anticorpi.

Riconosciuti un po’ come dei PAMPs, intrinsecamente associati all’origine da parte di un patogeno.

È la struttura che lo rende un target. αβ.

4. Apteni. Struttura come del tipo 1. Ag T-dipendenti riconosciuti da recettori Necessitano un carrier.

5. Superantigeni

Recettori per gli antigeni:

➢ →

BCR linfociti B.

▪ Riconoscono peptidi, lipidi e acidi nucleici.

Non richiedono che il target sia digerito e presentato in forma lineare, riescono a riconoscerlo in forma folded,

nativa. Non necessitano un MHC.

▪ Esiste come recettore di membrana ma può essere convertito, dopo che la cellula è stata selezionata e

→

attivata, in una sua variante solubile un anticorpo.

▪ Ci sono 5 varianti, prodotti differenti di 5 loci genici distinti con funzioni distinte.

▪ Valenza (=quanti antigeni riconosce) multipla, ogni singolo BCR receptor può riconoscere più copie (2-10)

dello stesso antigene (non più antigeni differenti). dell’affinità,

▪ Affinità (forza con la quale viene legato il recettore): maturazione si selezionano delle varianti

→

clonali che dopo essere state generate aumentano la loro affinità il recettore può poi diventare anticorpo,

per svilupparli con elevata affinità è fondamentale questo meccanismo.

➢ →

TCR linfociti T.

▪ Riconoscono peptidi. Sono frammenti lineari che derivano dalla processazione (frammentazione per produrre

sequenze lineari dei peptidi, avviene in una cellula che genera i peptidi e che poi li deve presentare) di una

proteina.

La presentazione è necessaria e data dalla presenza dell’MHC.

▪ Esistono solo in forma di membrana, solo recettore di membrana. γ

αβ di cellule nell’uomo portano questo) δ.

▪ Esistono due varianti, eterodimeri: (90% e

▪ Valenza: il recettore riconosce un solo antigene alla volta.

▪ Affinità: sempre uguale, definita.

Presentazione antigene: →

MHC (complesso maggiore di istocompatibilità) molecola che

ingaggerà il recettore del linfocita T con al centro il peptide.

Il peptide antigenico che sta al centro del processo ingaggia entrambe

le strutture attraverso le catene laterali degli aa, alcune di queste

sono essenziali per agganciare il “pavimento” della tasca

catene

dell’MHC e fondamentali per definire l’efficacia con cui questo

particolare MHC presenta questo particolare peptide.

→ Residui ancora del peptide

non ha le catene laterali nelle posizioni adatte all’MHC avrà bassa affinità e non verrà presentato.

Se il peptide

il peptide corrispondente si ancora nella tasca dell’MHC,

Quando altre catene laterali degli aa che lo compongono

possono essere ingaggiate dal T cell receptor (non sempre, dipende). →

T cell receptor e MHC si riconoscono tra loro tramite delle porzioni esterne alla zona dove viene ingaggiato il peptide

regioni polimorfiche laterali dell’MHC (antigene indipendenti) permettono di rilevare se l’affinità di un particolare MHC

per un particolare recettore è alta o no.

NB.: Tutto dipende dall’affinità tra catene laterali aa ingaggiate dal T cell receptor e da quella tra MHC e T cell receptor.

L’affinità è data: dal tipo di T cell receptor (specificità), MHC che lo presenta, contributo catene laterali aa che il T cell

receptor riconosce.

Non tutta la superficie del T cell receptor contribuisce al riconoscimento del peptide ma ci sono dei loop, anse specifiche

α β).

→ regioni CDR (complementing deserving region) che determinano la complementarietà (3 nella catena e 3 nella

di generazione e presentazione dell’antigene è l’APC (cellula dendritica di solito) se bloccata l’attività

Il processo attivo,

→

biologica non fa nulla necessario tempo per svolgere le attività biologicamente attive per processare e presentare

l’antigene.

Due diverse vie di generazione di antigeni peptidici (di tipo 1):

1. Processazione per via endogena o pathway di classe 1:

L’antigene presentato dagli antigeni di classe 1. La proteina da cui è generato l’antigene è presente nel citosol o

è

in generale appartenente alla cellula che la genera.

Tutte le cellule con nucleo (no globuli rossi) possono generare peptidi tramite questa via usando proteine loro,

processandole per generare peptidi che poi saranno presentati da una molecola MHC di classe 1.

➢ Peptide riconosciuto da linfociti T con struttura di membrana CD8 (killer, cellula citotossica).

2. Processazione per via esogena:

Ristretto alle cellule di tipo APC (dendritiche, epiteliali del timo, macrofagi, linfociti B).

Presentano peptidi ristretti in MHC di classe 2.

La cellula ha catturato un virus, un batterio e sta cercando di ucciderlo.

➢ Peptide riconosciuto da linfociti T con CD4 (helper).

La proteina da cui il peptide è derivato non deriva

→

necessariamente da un patogeno i peptidi finiscono in MHC di

esclusivamente in base all’origine

classe 1 o 2 della proteina di

origine.

Il peptide presente sull’MHC di classe 1 deriva da una proteina

→

presente nella cellula.

Il peptide presente sull’MHC di classe 2

→ deriva da una proteina

presa dall’esterno della cellula (catturata da cellula con funzione

fagocitica).

Discriminare il peptide è importante perché cambia il tipo di

linfocita T che lo riconosce, CD8 positivo o CD4 positivo.

Sui globuli rossi non ci sono MHC di classe I perché non hanno

un macchinario sintetico (no infettati) e di classe II perché non fagocitano.

→ Il sistema MHC codifica la sorgente.

MHC di classe II: α β

Formato da due catena e con due domini (ansa di 90 aa circa chiusa da ponti

α α2

→

disolfuro) domini Ig (= dominio immunoglobulinico), uno in chiamato e uno in

β, β2.

NB.: Le immunoglobuline sono gli anticorpi, MHC usa come modulo strutturale i domini

di tipo immunoglobulinico.

La testa dell’MHC è formato da domini α1 β1 β

e che foldano con una serie di foglietti

il “pavimento” delle “pareti” α →

che formano e composte da due eliche pocket nel

quale si inserisce la sequenza a