Immunologia

PAMP:

• CLR: sono coinvolti nel riconoscimento dei funghi e sono presenti sulla membrana. Il

capostipite è la lectina1 che riconosce i betaglucani sulla parete dei funghi; essa è una

lectina di tipo C, quindi questa famiglia è chiama C-type lectin receptors.

• NLR: si trovano nel citosol, con capostipite NOD1 e NOD2

• RLR: coinvolti nel riconoscimento di acidi nucleici virali. Si trovano nel citosol.

Questi recettori attivano l’immunità di tipo I, i recettori dell’immunità innata di tipo II non si

conoscono. A seconda del tipo di ligando posso avere patter di attivazione diversi. Il fatto che questi

recettori legano in maniera non-specifica vuol dire che, ad esempio. TLR4 lega LPS di Salmonella,

di E.coli, di alcuni virus, insomma molteplici molecole diverse, di origine batterica.

In sintesi, le cellule dell’immunità innata (macrofagi, cellule dendritiche) esprimono i PRR;

arrivano nel sito infiammatorio, i PRR legandosi al loro ligando trasducono un segnale: come prima

cosa producono citochine infiammatorie, che attiveranno a valle tutto il processo infiammatorio. Le

cellule attivate tramite PRR sono poi in grado di attivare la risposta adattativa.

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• Segnale 1 (di riconoscimento): la cellula T con il suo recettore, interagisce con il complesso

MHC + peptide.

• Segnale 2 (di attivazione): la costimolazione, che decide se la risposta si deve attiare omeno

• Segnale 3 (di differenziamento): dal tipo di citochine prodotte dipenderà il differenziamento

della risposta T → a seconda del moo, attivo un differente PRR, produco una differente

citochina, attivo una differente cellula T

TLR

I TLR di mammifero riconoscono forme molecolari caratteristiche di batteri G+ e G-, di funghi e di

virus. Le pareti e le membrane delle cellule batteriche sono composte di insieme ripetuti di proteine,

carboidrati e lipidi, molti dei quali non si trovano nelle cellule animali. Tra questi, gli acidi

lipoteicoici delle pareti cellulari dei batteri G+ e il lipolisaccaride LPS della membrana esterna dei

batteri G- sono particolarmente importanti nel riconoscimento dei batteri da parte del sistema

dell'immunità innata, e sono riconosciuti dai TLR. Alcuni TLR dei mammiferi sono recettori della

superficie cellulare simili ai Toll della Drosophila, ma altri sono localizzati dentro la cellula nelle

membrane degli endosomi, dove essi scoprono i patogeni che sono stati portati dentro la cellula

dalla fagocitosi. Essi sono proteine che attraversano la membrana solo una volta con una regione

extracellulare composta da una ripetizione ricca di leucina LRR. Queste LRR multiple creano una

proteina ponte a forma di ferro di cavallo che è adattabile per legare e per riconoscere il ligando sia

sulla superficie esterna sia su quella interna. I TLR dei mammiferi sono attivati quando il legame di

un ligando li induce a formare dimeri o oligomeri. Tutte le proteine TLR dei mammiferi hanno un

dominio TIR (per recettore Toll-IL-1) nella loro coda citoplasmatica, che interagisce con altri

domini tipo TIR.

• TLR-1, TLR-2 e TLR-6 sono recettori della superficie cellulare che sono attivati da ligandi

diversi che comprendono l’acido lipotecoico e le lipoproteine. Essi sono stati trovati su

macrofagi, cellule dendritiche, eosinofili, basofili e mastociti.

• TLR-5 è espresso sulla superficie cellulare di macrofagi, cellule dendritiche e cellule

epiteliali intestinali; esso riconosce la flagellina, la subunità della proteina dei flagelli dei

batteri

• TLR9 e TLR7 sono presenti a livello del compartimento lisosomiale. Vengono sintetizzati a

livello del RE e possono essere trasferiti direttamente all’endosoma, ma prima devono

subire un taglio proteolitico in modo da poter attivarsi. Tali recettori sono coinvolti nel

riconoscimento di acidi nucleici virali. Il TLR9 trasdurrà il segnale usando my88.

TLR4

TLR-4 è espresso da parecchi tipi di cellule del sistema immunitario, compresi i macrofagi. TLR-4

riconosce il lipolisaccaride batterico con un meccanismo che è in parte diretto e in parte indiretto.

L’infezione sistemica di LPS causa un collasso dei sistemi circolatori e respiratorio, una condizione

conosciuta come shock. Questi drammatici effetti del LPS si vedono negli esseri umani nello shock

che è causato da un’infezione batterica non controllata, o

settico, sepsi.

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Utilizza tutte e 4 le molecole richieste per la trasduzione del segnale. Presenta una porzione

extracellulare del recettore che è comune a tutti i TLR (regione a ferro di cavallo) che è coinvolta

nel legame con l’antigene. Presentano numerose ripetizioni di leucine che sono quelle che

determinano la forma a ferro di cavallo. La porzione che trasduce il segnale è la porzione TIR che è

simile alla porzione intracellulare di Torr.

Riconoscimento del lipopolisaccaride

LPS: porzione lipidica idrofobica e porzione ricca di

disaccaridi. A seconda dell’LPS che si usa, si hanno trasduzioni

del segnale diverse. LPS non viene riconosciuto come tale, è

la presenza di un’altra proteina

necessaria LBP (LPS binding

protein). Tale proteine può accoglie, nella sua parte interna, il

lipopolisaccaride. Il TLR4 per riconosce l’LPS ha bisogno

dell’MD2. Quando LPS è legato al complesso MD2 e TLR4, il

recettore dimerizza e inizia la trasduzione del segnale.

CD14 presenta LPS al MD2 e al TLR4. Anche CD14 ha una struttura a ferro di cavallo ed è inserito

nella membrana con una coda di fosfoatildilinositolo. CD14 è localizzato prevalentemente a livello

dei lipid rafts.

Un primo segnale parte dalla membrana che richiede MyD88 e vi è una prima attivazione del

pathway. L’intero complesso recettoriale viene internalizzato nell’endosoma in modo da poter

attivare i fattori di trascrizione (IRF o NFkB) che portano alla produzione di interleuchina 6,

interferoni di tipo I. Tutti i recettori segnalano in maniera MyD88 dipendente tranne TLR3 che

segnalano in maniera TRIF-dipendente.

Due domini proteici di MyD88 sono responsabili della sua funzione come adattatore: un dominio

TIR al terminale carbossilico e un dominio di morte al terminale amminico. I domio TIR di MyD88

interagisce con il dominio TIR del TLR, mentre il dominio di morte recluta e attiva due proteina

chinasi serina-treonina (IRAK4 e RAK1)

La trasduzione del segnale porta:

• aumento di MHC II (segnale I)

• produzione di citochine infiammatorie (segnale 3) e stabilisce il differenziamento

• regolazione della costimolazione (segnale 2) e stabilisce l’attivazione della cellula T

In caso di infezione: a livello tissutale viene attivata la risposta infiammatoria. Le cellule

dendritiche migrano e giungono ai linfonodi. Nei linfonodi esprimono alti livelli di MHC di classe I

e classe II, citochine.

I recettori del Danger

Nel modello Danger non solo le strutture molecolari associate agli organismi sono in grado di

attivare il sistema immunitario, ma questo sarebbe in grado di distinguere ciò che è pericoloso da

ciò che non lo è. La teoria del danger non è ancora stata pienamente dimostrata. CLEC9 (recettore

che fa parte della famiglia del timo) è in grado di riconoscere cellule necrofile. Non è un recettore in

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grado di indurre le cellule dendritiche attive, non è in grado di svolgere funzioni della risposta

innata, svolgere funzione esclusivamente della co-presentazione.

RLH e NLR: il riconoscimento citoplasmatico del pericolo

Le cellule hanno dei meccanismi intrinseci del riconoscimento dei recettori, che sono in grado di

interferire con la replicazione virale. Ci sono altre proteine che vengono indotte e servono ad

impedire la replicazione dei virus. Vi sono altri meccanismi di riconoscimento virale che dipendono

dai PRR. I virus possono essere riconosciuti dai TLR che si trovano nei compartimenti lisosomiali,

e dai NRL che si trovano nel citosol, in quanto vengono riconosciuti gli acidi nucleici virali.

L’attivazione dei PRR in seguito ad infezione virale porta all’attivazione di citochine infiammatorie,

ma anche alla produzione di interferoni di tipo I. Nell’uomo ci sono cellule specializzate che

producono interferoni di tipo I e sono definite come cellule dendritiche plasmocitoidi.

Ci sono due sottotipi di tipo I:

• interferone beta

• interferone alfa: ci sono 13 tipi diversi

Gli interferoni possono essere prodotti da tutte le cellule nucleate in risposta a infezione virale. Il

bersaglio degli interferoni di tipo I sono tutte le cellule che esprimono i recettori per gli interferoni

di tipo I, ma soprattutto le cellule NK. Gli interferoni istruiscono le cellule dendritiche in modo di

dar luogo la risposta adattativa. Gli interferoni prendono questo nome in quanto erano state

identificate come molecole che interferivano con la risposta virale. Gli interferoni di tipo I possono

anche promuovere l’apoptosi in modo tale che le cellule non si replichino.

1. Virus infetta la cellula

2. infezione virale può essere captata da TLR o NLR

3. tramite fattori IRF e NFkB si attivano la produzione degli interferoni di tipo I

4. gli interferoni di tipo I possono aumentare la loro produzione attraverso un feedback

positivo.

I recettori NLR prendono questo nome da NOD, NOD like receptor.

• NOD: recettore citosolico, riconosce frammenti di peptidoglicano, sia dei batteri gram

positivi che dei batteri gram negativi. Il peptidoglicano può far parte della parete esterna. Il

riconoscimento potrà essere diretto e i frammenti di peptidoglicano si possono liberare nel

citosol e i recettori NOD possono riconoscerli direttamente nel citosol. Vi può essere un

riconoscimento indiretto mediato da dei corecettori che prendono il ligando e lo portano nel

citosol (es. CD14)

◦ NOD1

◦ NOD2 richiesti per la formazione dell’inflamosoma. Questi recettori non

• NALP: recettori

riconoscono in maniera diretta il ligando. Sono in grado di avvertire gli stress cellulari

(alterazioni della membrana, alterazioni delle correnti di membrana) e per questo sono anche

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chiamati sensori del pericolo. Presentano il dominio CARD (dominio di reclutamento della

caspasi) che serve per la trasduzione del segnale, il dominio NATCH di oligomerizzazione e

una regione ricca di leucine a ferro di cavallo. Lo scopo dell’attivazione dell’inflamosoma è

arrivare alla produzione dell’interleuchina 1-beta funzionale IL-1beta che ha un ruolo

fondamentale nel reclutamento cellulare, e nell’innalzamento della temperatura. La sua

produzione è regolata a più livelli, perché la produzione prolungata è patologica e porta a

danno tissutale. L’infiammazione cronica può portare ad uno shock di eccessiva produzione

di citochine infiammatorie. Ci sono due segnali per la produzione di IL-1beta:

◦ segnale 1: per la produzione del messagger