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favorito da diverse chaperonine del RE; quando il peptide entra nel RE grazie a

TAP viene subito convogliato alla molecola MHC di classe I vuota. Il complesso

quindi si stacca dalla tapasina ed asce dal RE.

5. ESPRESSIONE DEI COMPLESSI PEPTIDE-MHC DI CLASSE I: i complessi

MHC-peptide stabili di classe I prodotti nel RE migrano nel complesso di Golgi e

da qui sono trasferiti sulla membrana cellulare su vescicole esocitiche e

riconosciute dai linfociti T CD8 specifici (CTL).

N.B: Due sono le differenza tra la processazione in classe I e II:

1)I peptidi trasportati nel RE si legano a molecole MHC di classe I e non di classe II

perché le molecole MHC di classe I sono mantenute dalla tapasina all’imboccatura del

complesso TAP.

2)La tasca dell’ MHC di classe II è occupata dalla catena invariante e non è disponibile

per legare il peptide.

Processazione antigene in MHC di classe II

1. CAPTAZIONE DELLE PROTEINE EXTRA-CELLULARI: l’antigene nativo viene

captato da una APC e internalizzato per pinocitosi o endocitosi; dopo

l’internalizzazione gli antigeni proteici si ritrovano in endosomi a pH acido, che

intersecano la via di traffico dei lisosomi.

2. PROCESSAZIONE DELLE PROTEINE INTERNALIZZATE: le proteine

internalizzato sono degradate enzimaticamente negli endosomi e nei lisosomi da

proteasi che agiscono a pH acido, generando peptidi; le proteasi più

rappresentate sono le catepsine.

3. BIOSINTESI E TRASPORTO MOLECOLE MHC DI CLASSE II AGLI

ENDOSOMI: le molecole MHC di classe II sono sintetizzate nel RE, e

l’assemblaggio delle catene e e il loro ripiegamento è favorito da

α β ,

chaperonine; nel RE queste molecole sono associate ad una catena invariante I

i

che va ad occupare la tasca di legame (è formata da 3 subunità ciascuna delle

quali va ad occupare una tasca di legame), in modo che i peptidi che devono

essere legati alle molecole di classe I presenti nel RE non si leghino alle

molecole di classe II. Durante il transito delle vescicole esocitiche verso la

superficie cellulare queste incontrano le vescicole endocitiche, contenenti gli

antigeni processati, e si fondono con esse.

4. ASSOCIAZIONE PEPTIDE-MHC II: nel MIIC gli enzimi proteolitici agiscono

su I fino a lasciare uno spezzone di 24 a.a. detto CLIP, che è sua volta rimosso

i

dalla molecola HLA-DM.

5. ESPRESSIONE DEI COMPLESSI PEPTIDE-MHC DI CLASSE II: le molecole

MHC di classe seconda sono stabilizzate dal legame col peptide, e i complessi

sono portati sulla superficie cellulare delle APC, dove sono riconosciuti dai

linfociti T CD4 (helper), i quali necessitano di riconoscere un numero di circa

100 complessi per essere attivati. Pagina 15 di 61

6. RECETTORE PER L’ANTIGENE E MOLECOLE

ACCESSORIE DEI LINFOCITI T

I linfociti T hanno una duplice specificità: riconoscono residui polimorfi delle molecole

MHC self e residui del peptide antigenico presentato dalle molecole MHC. Il

recettore che riconosce i complessi MHC-peptide prende il nome RECETTORE DEI

LINFOCITI T-TCR, ed è clonalmente distribuito, cioè cloni di linfociti T con diverse

specificità esprimono un TCR diverso.

I segnali evocati nel linfocita T sono trasdotti da proteine non polimorfiche chiamate

CD3 e che sono associate a formare il COMPLESSO CDR.

ζ,

Recettore αβ

È il recettore per l’antigene dei linfociti T CD4 e CD8 ed è un eterodimero formato da

2 catene polipeptidiche transmembrana, e legate da un ponte disolfuro. Entrambe

α β,

le catene contengono un dominio Ig variabile (V) N-terminale, un dominio Ig costante

(C), una regione idrofobica transmembrana e una breve regione citoplasmatica.

La regione V delle catene del TCR contiene 3 tratti in cui si concentra la variabilità, i

CDR, inoltre la catena contiene una quarta regione ipervariabili, sito di legame per i

β

superantigeni (prodotti microbici); la variabilità maggiore è concentrata in CDR3.

La regione transmembrana presenta a.a. di carica positiva.

Il sito di legame per l’antigene del TCR è una superficie planare formata dalle CDR

delle 2 catene. L’affinità del TCR per i complessi MHC-peptide è molto bassa, così

come il tasso di dissociazione della reazione; per questo motivo sono necessarie

molecole accessorie che stabilizzano l’adesione dei linfociti T alle APC.

Proteine CD3 e ζ

Sono associate in modo non covalente all’eterodimero del TCR. CD3 è costituito da

αβ

3 proteine, è un omodimero. Sono proteine monomorfe identiche in tutti i

γ-δ-ε, ζ

linfociti T e in tutti gli individui di una specie.

Le catene presentano un dominio Ig extracellulare, il segmento transmembrana

γ-δ-ε

un residuo negativo, che quindi interagisce con i residui positivi del segmento

transmembrana del recettore Ognuno dei domini intracitoplasmatici contiene un

αβ.

motivo conservato, la sequenza ITAM, che contiene 2 sequenze tiroxina-x-x-leucina, e

sono coinvolte nella traduzione del segnale. Pagina 16 di 61

La catena presenta una breve regione extracellulare, un dominio transmembrana a

ζ

carica negativa e una lunga coda citoplasmatica con 3 sequenze ITAM.

Il primo evento che si verifica nei linfociti T dopo il riconoscimento dell’antigene è la

fosforilazione dei residui di tirosina presenti nelle ITAM. La fosfotirosina diventa

sito di aggancio per tirosin-chinasi, la cui attivazione stimola vie di traduzione del

segnale che culminano nella modificazione e nell’espressione genica dei linfociti T.

Recettore γδ

È un secondo tipo di recettore antigenico eterodimerica espresso su una

sottopopolazione di linfociti T scarsamente rappresentati. Le catene e sono

γ δ

costituite da regioni V e C extracellulari di tipo Ig, da una regione cerniera, da un

dominio transmembrana a carica positiva e da una breve coda citoplasmatica. La

regione transmembrana interagisce con CD3. I linfociti che esprimono questo tipo di

recettore non riconoscono peptidi in associazione a molecole MHC e sono per lo più

presenti negli epiteli.

Molecole accessorie dei linfociti T

Si legano ai ligandi presenti sulle APC, sulle cellule endoteliali vascolari e nella matrice

extracellulare. Sono proteine non polimorfe che possono regolare la risposta T o

modulare la forza di adesione fra APC e linfociti T.

CD4 e CD8

Sono anche chiamate CORECETTORI (il 65% dei linfociti T esprime CD4, il 35% CD8)

e sono glicoproteine transmembrana della superfamiglia delle Ig espresse dai linfociti

T che si legano a regioni non polimorfe delle molecole MHC, quando il linfocita T si

combina con il complesso MHC-peptide delle APC; la funzione principale è quella di

trasmettere un segnale nel momento del riconoscimento antigenico (mediante la

tirosin-chinasi Lck legata alla coda citoplasmatica) e rafforzare l’adesione dei linfociti

T alle APC.

CD4 è un monomero dotato di 4 domini Ig extracellulari, una regione

transmembrana idrofobica e una coda citoplasmatica; si lega al dominio non

polimorfo delle molecole MHC di classe II mediante 2 domini Ig N-terminali.

β 2

CD8 è un eterodimero formato da 2 catene omologhe legate da ponti disolfuro,

con un dominio Ig extracellulare, un segmento transmembrana e una coda

citoplasmatica; si lega al dominio non polimorfo delle molecole MHC di classe

α 3

I mediante il dominio Ig. Pagina 17 di 61

CD28 CTLA-4

CD28 è una proteina transmembrana che trasduce segnali complementari a quelli del

complesso TCR per l’attivazione dei linfociti T vergini: il primo segnale è costituito dal

legame dei complessi MHC-peptide al TCR e ai recettori CD4 e CD8; il secondo segnale

è fornito da costimolatori.

I COSTIMOLATORI per i linfociti T sono B7-1 e B7-2, espressi dalle APC e

interagiscono con CD28, un omodimero della superfamiglia delle Ig: il suo legame a B7

trasduce nel linfocita T l’espressione di proteine anti-apoptotiche, di citochine e

inoltre favorisce la proliferazione e la differenziazione dei linfociti T.

CTLA-4 è sempre recettore per le B7 ma la sua funzione è inibire CD28,

contrastandone i segnali.

Molecole accessorie con funzione di trasmissione di segnale

CD45 : è una glicoproteine di membrana con dominio citoplasmatico tirosin-

fosfatasico. La famiglia CD45 è composta da vari componenti tutti prodotti da un solo

gene di 34 esoni; i trascritti di RNA di 3 esoni vanno incontro a splicing alternativo,

generando fino a 8 prodotti differenti. Il dominio citoplasmatico (750 a.a.) contiene

una regione dotata di attività tirosin-fosfatasica che defosforila numerosi substrati,

fra cui Lck, attivandola.

CD2 : è una glicoproteine espressa su più del 90% dei linfociti T maturi e il ligando

principale è LFA-3, espresso su cellule ematiche e non.

Integrine

Sono proteine eterodimeriche espresse sui leucociti, il cui dominio citoplasmatico è

connesso al citoscheletro; le principali sono LFA-1 e VLA. Uno dei ligandi di LFA è

ICAM-1, una glicoproteine di membrana espressa su un ampia gamma di cellule,

ematiche e non.

Mediano l’adesione dei linfociti T alle APC, alle cellule endoteliali e alle proteine della

matrice extracellulare.

Selectine Pagina 18 di 61

Sono proteine in grado di legarsi ai carboidrati delle glicoproteine espresse

sull’endotelio alto dei capillari linfonodali, e regolano la migrazione leucocitaria nei

diversi tessuti.

La L-selectina è presente a livelli elevati sui linfociti T vergini e media la loro

migrazione nei linfonodi.

SEZIONE III

7. MATURAZIONE DEI LINFOCITI ED

ESPRESSIONE DEI GENI DEL RECETTORE PER

L’ANTIGENE

La MATURAZIONE LINFOCITARIA è il processo attraverso cui i precursori

linfocitari derivati dal midollo si trasformano in linfociti maturi, e la caratteristica

centrale del processo maturativo è l’espressione dei geni del recettore per l’antigene;

l’intera gamma di recettori, espressi dai linfociti B e T, è il repertorio linfocitario.

I linfociti B maturano nel midollo osseo, i linfociti T nel timo e le fasi precoci della

maturazione sono caratterizzate da un’elevata attività mitotica stimolata da IL-7.

Ogni clone linfocitario esprime un recettore di struttura unica, sono 1 miliardo a più i

cloni linfocitari differenti, e derivano tutti da stesse sequenze di DNA che, secondo

un processo di RICOMBINAZIONE SOMATICA, vengono diversamente ricongiunte.

La ricombinazione è mediata dal complesso enzimatico RICOMBINASI V(D)J

espresso solo dai linfociti immaturi negli organi linfoidi primari; se il processo non

genera recettori funzionali il linfocita che lo esprime ma incontro ad apoptosi, difatti

meno del 10% delle cellule generate arrivano a maturazione completa.

Organizzazione dei loci Ig

Esistono 3 loci separati, ognuno su un cromosoma diverso, che codificano per la catena

leggera la catena leggera e tutte le catene pesanti. Ogni locus Ig è composto da 3

κ, λ

tipi diversi di segmenti genici V, J e C (il locus IgH possiede anche segmenti D).

All’estremità 5’ di ogni locus Ig si trova un gruppo di segmenti genici V (300 bp)

separati tra loro da tratti di DNA non codificante.

In posizione 3’ rispetto ai geni V si trovano i segmenti genici C.

Tra i geni V e C si trovano altre sequenze codificanti che formano i segmenti

genici J; nel locus della catena pesante si trovano anche i segmenti D.

Le sequenze di DNA non codificante contengono sequenze di riconoscimento che

condizionano la ricombinazione fra i differenti segmenti genici e sequenze che

regolano la trascrizione e lo splicing dell’RNA.

Ricombinazione V(D)J ed espressione dei geni delle Ig

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Nel linfocita B la prima ricombinazione si verifica nel locus della catena pesante e

porta al congiungimento con uno dei segmenti D con uno dei segmenti J, con

formazione del complesso D-J; a questo punto un segmento V, in posizione 5’ rispetto

a D-J, si collega a questo complesso creando V-D-J. In questa fase tutti i segmenti D

in 5’, rispetto al segmento D riarrangiato, e tutti i segmenti V in 3’, rispetto al

segmento V riarrangiato, vengono eliminati. I geni della regione C sono separati da

VDJ dal tratto di DNA che contiene i geni J più distali.

L’RNA primario viene generato per trascrizione di tutto il complesso VDJ riarrangiato

fino ai geni C; prima che l’RNA sia funzionale deve subire un processo di splicing per la

rimozione degli introni compresi fra il gene J e il gene C.

Il locus della catena pesante si riarrangia per primo su uno dei 2 cromosomi e se il

processo va a buon fine viene sintetizzata una catena che blocca il riarrangiamento

µ,

del locus della catena pesante sull’altro cromosoma mediante modificazioni nella

struttura della cromatina; se il primo riarrangiamento non è stato produttivo, i geni

della catena pesante sul secondo cromosoma possono riarrangiare: questo fenomeno,

di ESCLUSIONE ALLELICA, garantisce che ogni l linfocita B abbia una sola

specificità.

La produzione della catena stimola anche il riarrangiamento della catena leggera; il

µ

locus riarrangia per primo e se viene prodotta una catena leggera si blocca il

κ κ

riarrangiamento a livello del locus questo fenomeno, di ESCLUSIONE ISOTIPICA,

λ:

garantisce che un certo linfocita B possa produrre un solo tipo di catena leggera.

Organizzazione dei loci del TCR

I geni che codificano la catena la catena e la catena del TCR mappano in 3 loci

α, β γ

separati; il gene che codifica per la catena è situato all’interno del gene per la

δ

catena Ogni locus comprende 3 tipi di segmenti genici V, J e C (i loci e

α. β δ

possiedono anche segmenti D).

All’estremità 5’, di ognuno dei loci TCR, si trovano i segmenti genici V; i prodotti

microbici detti superantigeni si legano alla quarta CDR della regione V della

catena del TCR.

β

In posizione 3’ rispetto ai segmenti V, si trovano i segmenti genici C.

I segmenti J sono interposti fra i segmenti V e C; nei loci della catena e si

β δ

trovano anche segmenti D.

Ricombinazione V(D)J ed espressione dei geni del TCR

Nelle cellule destinate ad esprimere un TCR il locus della catena si riarrangia

αβ β

prima di quello della catena L’espressione della catena blocca il riarrangiamento

α. β

del locus della catena su entrambi i cromosomi facendo diminuire gli enzimi che

β

mediano la ricombinazione e limitando l’accessibilità dell’altro alleli agli enzimi stessi:

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l’esclusione allelica della catena fa si che un linfocita T maturo esprima solo uno dei

β

2 alleli della catena ereditati.

β

Il riarrangiamento della catena si può verificare su entrambi i cromosomi perché in

α

questo caso non vale la regola dell’esclusione allelica; quindi uno stesso linfocita T può

esprimere 2 TCR diversi, dotati della stessa catena e di 2 cateneα differenti.

β

Meccanismi di ricombinazione somatica dei geni del recettore

per l’antigene

Il riarrangiamento dei geni Ig e TCR coinvolge segmenti genici non omologhi ed è

mediata dagli enzimi della RICOMBINASI V(D)J, codificata dai geni RAG1 e RAG2 e

di cui fanno parte anche enzimi di riparazione del DNA presenti in molti tipi cellulari.

La ricombinasi riconosce le sequenze di ricombinazione del DNA, che sono site in 3’

rispetto ai segmenti genici V, in 5’ rispetto ai segmenti genici J e ad entrambi i lati nei

segmenti D.

Le sequenze di ricombinazione sono costituite da un eptamero, adiacente alla regione

codificante seguito da 12 o 23 nucleotidi non conservati, e da un nonamero. La

ricombinasi riconosce i le sequenze, rompe entrambi i filamenti di DNA e ricongiunge i

monconi; talvolta alcuni geni sono in orientamento trascrizionale opposto, quindi la

ricombinasi inverte l’orientamento del DNA interposto.

Diversificazione del repertorio dei linfociti B e T

DIVERSITA’ COMBINATORIA : ogni clone di linfociti B esprime nelle catene leggere

e pesanti delle Ig una combinazione di segmenti genici V, D e J assolutamente unica,

così come ogni clone di linfociti T esprime nelle catene e del TCR una combinazione

α β

V,D e J unica. Il numero di combinazioni possibili per locus è dato dal prodotto del

numero dei segmenti V, J e D, anche se il grado reale di diversità combinatoria è

molto minore rispetto alla teoria.

DIVERSITA’ GIUNZIONALE: si produce per la rimozione o l’aggiunta di nucleotidi

nel punto di unione fra V e D, fra D e J o fra V e J, mediata dall’enzima TdT. La

diversità giunzionale è responsabile delle regioni ipervariabili CDR3, alla giunzione tra

le regioni V e C. Pagina 21 di 61

Maturazione dei LINFOCITI B

1. I primi progenitori midollari sono chiamati cellule pro-B: non producono Ig ma

esprimono molecole come CD19 e CD10.

2. Le cellule che sintetizzano la catena pesante sono le cellule pre-B: una parte

µ

delle catene pesanti presenti nel citosol si associa ad una catena leggera

sostitutiva, con la formazione dei recettori pre-B che vengono espressi sulla

membrana cellulare,dove si associano con le proteine Igα e Igβ che sono

deputate a trasdurre all’interno della cellula segnali necessari a far proseguire

la maturazione.

3. Le cellule che sintetizzano le catene leggere sono i linfociti B immaturi: la

catena leggera si associa alla catena pesante e la molecola IgM completa viene

espressa sulla superficie cellulare associata alle proteine Igα e Igβ; queste

cellule non proliferano e non si differenziano in risposta all’antigene.

4. Le cellule che iniziano a coesprimere IgM e IgD sono i linfociti B maturi: sia

IgM che IgD hanno la medesima regione V, quindi la medesima specificità;

queste cellule sono funzionali e lasciano il midollo osseo per entrare negli organi

linfoidi periferici.

5. Una volta stimolati dagli antigeni e da altri segnali i linfociti B maturi sono

definiti linfociti T attivati, che proliferano e sintetizzano Ig in forma secreta.

Parte della progenie dei linfociti T attivati va incontro a scambio isotipico

esprimendo catene pesanti differenti, altri linfociti si trasformano in cellule

della memoria.

6. La differenziazione indotta dall’antigene nei linfociti B vergini o della memoria

culmina nello sviluppo delle cellule secernenti anticorpi, o plasmacellule.

I componenti di ogni clone di linfociti B esprimono sempre la stessa regione V,

mantenendo la stessa specificità antigenica, ma nel corso della risposta all’antigene si

verificano minime modificazioni a carico della regione V degli anticorpi secondo un

processo noto come MATURAZIONE DELL’AFFINITA’.

All’interno dei linfociti B esiste una sottopopolazione, denominata B-1, che esprime

sulla membrana la molecola CD5 (5% linfociti in circolo); si trovano in gran numero a

livello peritoneale e secernono IgM contro polisaccaridi microbici o antigeni self;

tutte le leucemie linfatiche croniche B derivano da linfociti B CD5. Pagina 22 di 61

La SELEZIONE NEGATIVA è il processo secondo il quale linfociti B immaturi che

esprimono recettori ad elevata affinità per antigeni autologhi vanno incontro o ad

apoptosi o restano non funzionali.

Alcuni linfociti B immaturi che riconoscono gli antigeni autologhi possono essere

indotti a modificare la propria specificità tramite un “editing recettoriale”, con la

produzione di una nuova catena leggera e con la conseguente espressione di un diverso

recettore Ig non autoreattivo.

Maturazione dei LINFOCITI T

I linfociti T originano da precursori del midollo osseo che maturano nel timo, e qui

sono detti timociti. Gli stimoli necessari per la proliferazione e la maturazione

arrivano da cellule epiteliali timiche, da macrofagi e da cellule dendritiche e sono

costituiti da molecole MHC e da citochine: nella corticale del timo le cellule esprimono

MHC di classe II, nella midollare sia MHC di classe I che di classe II; la più

importante citochina è IL-7. Il tasso di proliferazione e apoptosi dei timociti della

corticale è molto elevato, difatti il 95% della progenie di un singolo precursore va in

apoptosi prima di raggiungere la midollare.

1. I timociti più immaturi non esprimono né TCR né CD4 o CD8, e sono detti

timociti doppio-negativi, che si trovano nello stadio pro-T.

2. Lo stadio pre-T è caratterizzato dall’espressione del complesso pre-TCR,

costituito dalla catena del TCR in associazione ad una catena pre-Tα e dalle

β

proteine CD3 e implicato in un meccanismo di traduzione del segnale che

ζ,

permette alla maturazione di proseguire.

3. Nello stadio successivo i timociti esprimono sia CD4 che CD8, per questo

vengono detti timociti doppio-positivi: in questo stadio viene espresso il TCR

completo associato alle proteine CD3 e queste cellule sono responsive agli

ζ;

antigeni e vanno incontro ai processi di selezione positiva e negativa.

4. Le cellule che sopravvivono ad entrambi i processi selettivi diventano timociti

singolo-positivi, esprimenti solo CD4 o solo CD8.

Le cellule T che esprimono catene e funzionali non esprimono un TCR e

γ δ αβ

viceversa; questa sottopopolazione è simile alla B-1 per i linfociti B, e anche se

possiede una diversificazione limitata, potrebbe funzionare come primo argine di

difesa contro un numero limitato di microbi a larga diffusione, incontrati a livello della

barriere epiteliali.

La SELEZIONE POSITIVA è il processo secondo il quale i timociti dotati di un TCR

che si lega debolmente ai complessi MHC-peptide autologhi vengono stimolati e

sopravvivono, mentre i timociti il cui TCR non è in grado di riconoscere tali complessi

vanno incontro a morte; questo processo condiziona anche la restrizione per classe I e

classe II (educazione timica). Pagina 23 di 61

La SELEZIONE NEGATIVA è il processo secondo il quale i timociti dotati di un TCR

che si lega con avidità ai complessi MHC-peptide autologhi vengono uccisi.

8. ATTIVAZIONE DEI LINFOCITI T

Il riconoscimento dei complessi MHC-peptide da parte del TCR è il presupposto della

specificità della risposta T. I corecettori CD4 e CD8 interagiscono con le molecole di

classe II e I, e trasmettono segnali attivatori all’interno dei linfociti.

Le molecole di adesione, come le integrine, stabilizzano l’adesione dei linfociti alle APC

affinché l’interazione sia abbastanza lunga per permetter l’avvio della risposta T:

l’affinità dei TCR per i complessi MHC-peptide è molto bassa, il contatto medio

avviene per meno di 10 secondi. L’attivazione richiede che i TCR si impegnino

ripetutamente con i complessi, fino ad un accumulo di segnali che porta al

raggiungimento di una soglia critica; le cellule T effettrici e della memoria hanno una

soglia di attivazione inferiore rispetto ai linfociti T vergini.

La risposta dei linfociti T è influenzata dalla natura delle APC, ad esempio le cellule

dendritiche mature esprimono elevati livelli di molecole MHC e di molecole

costimolatorie che forniscono il secondo segnale.

I linfociti T effettori CD4 secernono numerose citochine, in particolare IL-2, e

aumentano l’espressione dei recettori per le citochine stesse, secondo un fenomeno di

CRESCITA AUTOCRINA. Le citochine agiscono anche sui linfociti B, sui macrofagi sui

granulociti e sulle cellule endoteliali. I linfociti T helper attivati esprimono anche il

ligando di CD40, che interagisce con l’antigene CD40 dei linfociti B e dei macrofagi

attivandoli.

Quando l’antigene viene eliminato le risposte T via via declinano perché i linfociti

vengono privati degli stimoli alla sopravvivenza forniti dall’antigene, dei fattori

costimolatori e delle citochine.

Parte della progenie dei linfociti T stimolati dall’antigene si differenzia in cellule della

memoria, che sopravvivono per periodi molto lunghi e si accumulano con l’età; i linfociti

T della memoria esprimono elevati livelli di integrine e CD44, che favoriscono la

migrazione di queste cellule nei focolai periferici di infezione e infiammazione e ne

garantiscono la permanenza in tali siti. Pagina 24 di 61

Ruolo delle molecole costimolatorie

Il primo segnale è trasmesso dal legame dell’antigene al relativo recettore, il secondo

segnale è fornito da molecole espresse sulle APC e denominate COSTIMOLATORI. In

assenza di segnali costimolatori le cellule T o muoiono o entrano in uno stato di

ANERGIA:

CD28 potenzia la capacità di sopravvivere, la produzione di citochine e la

• differenziazione da cellule vergini ad effettrici;

B7-1 e B7-2 sono 2 glicoproteine Ig espresse su APC professionali, la cui

• espressione può essere indotta da endotossina microbica, citochine o il legame

CD40L.

Le cellule dendritiche mature esprimono i livelli più elevati di molecole costimolatorie,

ma molto importanti sono anche gli ADIUVANTI, sostanze di derivazione microbica o

che ne mimano l’attività la cui funzione è incrementare l’espressione di costimolatori

sulle APC.

Trasduzione del segnale

Ras e Rac

Il riconoscimento dell’antigene avvia all’interno dei linfociti T una cascata di segnali

biochimici che portano alla trascrizione di numerosi geni e all’attivazione della cellula.

L’interazione del linfocita T con i complessi MHC-peptide espressi sulle APC provoca

l’aggregazione dei complessi TCR e dei corecettori CD4 e CD8 in aree ristrette,

localizzate nel punto di contatto:

Lck, una tirosin-chinasi associata alla coda citoplasmatica di CD4 e di CD8, si

• avvicina alle ITAM delle catene CD3 e della catena e una volta attivata ne

ζ,

fosforila i residui tirosinici;

alle ITAM fosforilate si aggancia la tirosin-chinasi ZAP-70, che viene a sua

• volta fosforilata da Lck;

ZAP-70 fosforilata acquisisce un’attività tirosin-chinasica, e fosforila LAT, che

• recluta proteine adattatrici, tra cui Grb-2, che attiva uno scambiatore GDP-

GTP chiamato Sos;

le molecole Ras sono proteine in grado di legare GTP, associate debolmente alla

• membrana plasmatica, e nella forma inattiva legano GDP; lo scambio con GTP

causa modificazioni conformazionali in Ras, conferendogli la capacità di

attivatore allosterico su numerosi una cascata di enzimi, le chinasi MAP;

Pagina 25 di 61

la via delle chinasi MAP attiva l’enzima ERK, che fosforila Elk; Elk stimola la

• trascrizione di Fos, il primo componente del fattore di trascrizione AP-1.

Le molecole adattatrici fosforilate dalle chinasi associate al TCR attivano anche una

proteina scambiatrice GDP-GTP chiamata Vav, che agisce sulla molecola Rac: Rac-GTP

innesca una cascata MAP che attiva la chinasi JNK, che fosforila c-Jun, il secondo

componente del fattore di trascrizione AP-1.

Calcineurina e PKC

La trasduzione del segnale porta all’attivazione della PLC, che catalizza la scissione di

un fosfolipide di membrana in IP e DAG:

3

: diffonde nel citosol fino al RE e stimola il rilascio degli ioni calcio nel citosol,

IP 3

inoltre si apre un canale del calcio con conseguente afflusso di ioni calcio anche

dall’esterno; il calcio si lega alla calmodulina, e il complesso attiva la calcineurina,

importante per l’attivazione di fattori di trascrizione.

DAG : attiva la PKC, presente in corrispondenza della membrana plasmatica, il cui sito

catalitico diventa accessibile a diversi substrati.

Le differenti vie di trasduzione del segnale attivano fattori trascrizionali diversi:

NFAT : necessario per l’espressione dei geni di IL-2, IL-4, TNF e altre

citochine;

AP-1 : è composto dalle proteine Fos e Jun, con l’avvio della trascrizione del

gene Fos e la fosforilazione di proteine Jun gia presenti nel citosol;

NF-κB : essenziale per la sintesi di citochine.

I costimolatori possono attivare vie separate di trasduzione di segnale che possono

convergere o meno con quelle innescate dal TCR. Pagina 26 di 61

9. ATTIVAZIONE DEI LINFOCITI B

Riconoscimento dell’antigene

Il BCR, recettore per l’antigene dei linfociti B, trasmette all’interno della cellula un

segnale di attivazione quando due o più molecole vengono aggregate da parte di un

antigene multivalente. Le IgM e le IgD di membrana hanno una coda citoplasmatica di

3 a.a. (lisina, valina, lisina) che è troppo corta per trasdurre il segnale, proprio per

questo sono associate alle molecole Igα e Igβ, che contengono sequenze ITAM nei

domini citoplasmatici. L’aggregazione delle Ig avvicina le sequenze ITAM con il

conseguente innesco della cascata di trasmissione del segnale:

la protein-chinasi Syk si lega ai residui fosforilati delle sequenze ITAM di Igα

• e Igβ, si attiva mediante fosforilazione e a sua volta attiva la PLCγ1;

e DAG: IP promuove un

PLCγ1 scinde un fosfolipide di membrana in IP

• 3 3

innalzamento dei livelli di calcio citoplasmatico, che causa una traslocazione di

PKC a livello della membrana; DAG attiva la PKC che fosforila altre proteine.

Anche Ras viene attivata dall’aggregazione delle Ig, e questo provoca l’attivazione

della cascata delle chinasi MAP.

Tutele cascate di segnale hanno come fine ultimo l’attivazione dei fattori di

trascrizione che inducono l’espressione di geni indispensabili per l’attivazione B.

L’aggregazione del BCR da parte dell’antigene stimola il linfocita B: ad entrare in G ,

1

ad accendere geni anti-apoptotici, ad esprimere MHC II e B7-2 e B7-1, ad aumentare

l’espressione di citochine di derivazione T.

Secondi segnali

L’attivazione B richiede anche secondi segnali, che posso no essere trasmessi dalle

proteine del complemento: un prodotto proteolitico del complemento, C3d (prodotto

dalla proteolisi di C3 e che si lega a microbi o a complessi antigene-anticorpo che

Pagina 27 di 61

hanno attivato il complemento) si lega al recettore CR2 dei linfociti B, un complesso

trimolecolare noto come complesso co-recettoriale dei linfociti B; questo legame

potenzia le vie di trasduzione del segnale.

Risposta anticorpale dipendente da linfociti T helper

La risposta anticorpale agli antigeni proteici richiede il riconoscimento dell’antigene da

parte dei linfociti T helper e la cooperazione fra linfociti T e B specifici per

quell’antigene. I linfociti B riconoscono l’antigene a livello dei follicoli linfatici, vengono

attivati e cominciano a migrare verso le aree T, e incontrano i linfociti T a limite fra

follicoli e aree T; l’interazione B-T dipende dal riconoscimento dell’antigene e anche

dall’interazione di numerose molecole di superficie espresse dai 2 tipi cellulari.

I linfociti B specifici captano l’antigene tramite le Ig di membrana, lo processano e lo

presentano ai linfociti T helper CD4 in associazione a molecole MHC II, assumendo la

funzione di APC. I diversi peptidi di una stessa proteina, presentati dai linfociti B

associati alle MHC II a linfociti T helper diversi, inducono comunque una risposta

anticorpale verso la proteina nativa.

Il legame dell’antigene alle Ig di membrana potenzia l’espressione di molecole

costimolatrici, come B7-2 e B7-1) che aumentano la capacità dei linfociti B di attivare

le cellule T helper. I linfociti T helper attivati esprimono CD40L, che interagisce con

CD40 presente sui linfociti B e provoca il reclutamento delle proteine citoplasmatiche

TRAF, le quali innescano una cascata enzimatica che attiva numerosi fattori di

trascrizione.

I linfociti T helper attivati secernono citochine che potenziano le proliferazione e la

differenziazione dei linfociti B; citochine diverse inducono stimoli diversi e la loro

azione può essere sinergica o antagonista.

Parte dei linfociti B che hanno proliferato si differenziano in cellule secernenti

anticorpi: gli anticorpi di membrana e gli anticorpi secreti differiscono per la

composizione della regione C-terminale, e il passaggio dalla forma di membrana a

quella di secrezione è il risultato di una diversa processazione dell’mRNA della catena

pesante. Molte cellule B che secernono anticorpi si differenziano in plasmacellule,

destinate ad una massiccia produzione anticorpale. Pagina 28 di 61

Parte dei linfociti B attivati va incontro allo scambio dell’isotipo della catena pesante,

con conseguente produzione di anticorpi di classe diversa; questo fenomeno è

stimolato da citochine prodotte da sottopopolazioni differenti di linfociti T helper. Il

meccanismo alla base dello scambio di classe è la ricombinazione per scambio: il

segmento genico VDJ si collega ad un gene C più a valle di quello a cui era ricombinato

e segmento di DNA interposto viene eliminato.

Dopo 4-7 giorni dalla stimolazione alcuni linfociti B migrano più in profondità nel

follicolo e formano un centro germinativo, che contiene cellule derivate da un solo

linfocita; la progenie va poi incontro a processi di selezione e diversificazione, anche

grazie alle cellule follicolari dendritiche, che esprimono molecole stimolanti i linfociti

B immaturi (recettori per il complemento, per Fc, CD40).

MATURAZIONE DELL’AFFINITA’ : mediante un processo di ipermutazione somatica

i linfociti B proliferanti, all’interno del centro germinativo, mostrano un alto tasso di

mutazioni a livello dei geni che codificano per le catene pesanti e leggere delle Ig; tali

mutazioni hanno lo scopo di generare anticorpi a maggiore affinità per l’antigene,

perchè man mano che l’antigene viene eliminato sopravvivono selettivamente solo quei

linfociti che presentano un’affinità sempre più elevata e che possono anche

differenziarsi in plasmacellule.

LINFOCITI B DELLA MEMORIA : acquisiscono la capacità di sopravvivere per lunghi

periodi e sono capaci di generare una rapida e più potente risposta umorale in caso di

riesposizione all’antigene; posseggono un BCR permutato ed esprimono un solo isotipo

Ig; possono rimanere nel linfonodo o stanziarsi in altri tessuti linfoidi.

Risposta anticorpale agli antigeni T-indipendenti

Molti antigeni non proteici, come i polisaccaridi e i lipidi, denominati antigeni timo-

indipendenti (TI), stimolano la produzione di anticorpi in assenza dei linfociti T helper.

Gli anticorpi prodotti in assenza di cooperazione T hanno una bassa affinità e sono

rappresentati da IgM; la generazione di cellule della memoria è scarsa.

Molti polisaccaridi attivano il sistema del complemento per la via alternativa (la via

classica prevede l’interazione con molecole di anticorpo legate all’antigene) generando

C3d che si lega all’antigene e può fungere da secondo segnale.

Feedback anticorpale

Consiste nell’inibizione della sintesi di anticorpi da parte degli stessi anticorpi

prodotti. Gli anticorpi IgG formano un complesso con l’antigene e questo complesso si

Pagina 29 di 61

lega a recettori Fcγ, che presentano una coda citoplasmatica con una sequenza ITIM

che avvia una cascata enzimatica che termina con lo spegnimento della risposta

all’antigene (l’impegno simultaneo delle Ig e dei recettori Fcγ espressi sulla membrana

dei linfociti B ne inibisce l’attivazione).

10. TOLLERANZA IMMUNOLOGICA

È uno stato di non responsività ad un antigene indotto da una precedente esposizione a

quello stesso antigene e gli antigeni in grado di indurre tolleranza sono chiamati

TOLLEROGENI.

La tolleranza centrale si verifica perché tutti i linfociti, nel corso della loro

maturazione negli organi linfoidi primari, passano attraverso uno stadio in cui

l’incontro con l’antigene porta alla tolleranza e non all’attivazione, ma gli unici antigeni

presenti in tali organi a concentrazione elevata sono antigeni self.

La tolleranza periferica si genera grazie al riconoscimento degli antigeni in assenza di

un livello adeguato di costimolazione o grazie ad una persistente e ripetuta

stimolazione per opera degli antigeni autologhi a livello dei tessuti periferici.

Tolleranza dei linfociti T

La tolleranza dei linfociti T helper previene risposte immunitarie verso gli antigeni

proteici perché questi linfociti sono necessari sia per indurre risposte cellulari che

umorali verso questi antigeni.

Le proteine autologhe sono processate e presentate da APC timiche coniugate a

molecole MHC, ma i linfociti T immaturi che riconoscono complessi MHC-antigene

autologhi ad alta affinità vanno incontro ad eliminazione, quindi i linfociti T maturi che

lasciano il timo per andare nei tessuti linfoidi periferici sono tolleranti verso gli

antigeni self espressi o presenti nel timo.

Se i linfociti T helper riconoscono un peptide presentato da APC che non esprimono

molecole costimolatorie entrano in uno stato di anergia. Lo stato di anergia si instaura

Pagina 30 di 61

anche se le APC presentano ligandi peptidici alterati (antagonisti peptidici) perché in

questo caso esprimono molecole costimolatorie ma il riconoscimento dell’antigene, o I

segnale, risulta alterato.

La ripetuta stimolazione dei linfociti T da parte di antigeni persistenti porta alla co-

espressione di 2 molecole: Fas, che è un recettore capace di indurre morte cellulare, e

il suo ligando FasL. FasL interagisce con molecole di Fas, espresse sulla stessa cellula o

su cellule adiacenti, attivando una cascata di proteasi, denominate caspasi, che

causano l’apoptosi della cellula. IL-2 aumenta la sensibilità dei linfociti T ai segnali

apoptotici mediati da Fas.

I linfociti T soppressori producono citochine, come TGFβ, in grado di bloccare

l’attivazione e le funzioni dei linfociti T effettori.

L’ignoranza clonale è il fenomeno secondo il quale linfociti autoreattivi possono non

incontrare gli antigeni autologhi verso cui sono specifici e quindi rimanere in uno stato

di quiescenza; questo fenomeno avviene per gli antigeni del SNC e dell’occhio, che o

non riescono ad accedere agli organi linfoidi dove si avvia la risposta T o sono situate

in tessuti dove non sono presenti APC.

Tolleranza dei linfociti B

È necessaria per mantenere la non responsività verso gli antigeni self TI, come i

polisaccaridi e i lipidi, ma può anche svolgere un ruolo nel prevenire risposte

anticorpali verso antigeni proteici autologhi.

I linfociti B immaturi che riconoscono antigeni autologhi presenti nel midollo ad

affinità elevata possono subire 2 sorti: o vengono eliminati per apoptosi o esprimono

una nuova catena leggera Ig cambiando la loro specificità.

I linfociti B maturi che riconoscono antigeni self in periferia in assenza di linfociti T

helper specifici o sono resi funzionalmente non responsivi, o perdono la capacità di

migrare nei follicoli linfatici (per essere attivate a produrre autoanticorpi) non

esprimendo più i recettori per le chemochine.

Omeostasi del S.I.

Le risposte agli antigeni estranei sono auto-limitate e si esauriscono man mano che

l’antigene viene eliminato, con il ritorno del S.I. ad uno stato di quiescenza.

Gran parte del declino della risposta immunitaria avviene per morte apoptotica dei

linfociti, i quali una volta attivati esprimono CTLA-4 che interagisce con le molecole B-

Pagina 31 di 61

7 inibendo la proliferazione linfocitaria, ed esprimono anche Fas e FasL la cui

interazione porta all’apoptosi; anche citochine ad azione inibitoria contribuiscono

all’omeostasi.

La teoria della rete idiotipica, un altro possibile meccanismo omeostatico, si basa sul

principio che i recettori per l’antigene dei linfociti sono estremamente diversificati e

queste sequenze uniche formano idiotipi che possono essere riconosciuti da altri

linfociti esprimenti recettori anti-idiotipici; i linfociti possono quindi dare luogo a

risposte anti-idiotipiche, portando il sistema idiotipo e anti-idiotipo all’equilibrio;

quando un antigene estraneo si introduce nel sistema l’equilibrio si altera, portando

all’espansione clonale di linfociti specifici, che a loro volta innescano risposte anti-

idiotipiche che tendono a riportare il sistema all’equilibrio.

SEZIONE IV

11. LE CITOCHINE

Sono secrete dalle cellule di entrambi i compartimenti del sistema immunitario in

risposta agli antigeni; citochine diverse stimolano risposte diverse. La loro secrezione

richiede la trascrizione di geni fino ad allora silenti, il cui mRNA è altamente instabile

(si tratta di una sintesi di breve durata). Una volta sintetizzate vengono rapidamente

secrete, dando luogo ad una esplosione di effetti, in quanto una citochina può

stimolare la produzione di altre citochine avviando una cascata.

Una singola citochina può svolgere la propria azione su più di un tipo cellulare. La

maggior parte svolge un’azione autocrina, stimolando la stessa cellula che l’ha

prodotta, o un’azione paracrina, stimolando cellule vicine; se invece sono prodotte in

elevate quantità possono entrare in circolo e svolgere un’azione endocrina.

La risposta delle cellule bersaglio al legame con le citochine consiste in modificazioni

dell’espressione genica, eccetto che per le chemochine e il TNF, che esplicano le

rispettive funzioni senza indurre l’espressione di geni fino ad allora silenti.

Recettori

Le citochine si legano a recettori specifici espressi sulla membrana delle cellule

bersaglio con un’affinità molto alta, quindi per far si che l’interazione avvenga sono

sufficienti anche concentrazioni di citochine molto basse. I recettori sono costituiti

da uno o più domini transmembrana, e la classificazione si basa sull’omologia fra i

domini extracellulari:

RECETTORI DI TIPO I : contengono un dominio dotato di 2 coppie di residui di

cisteina e legano molecole che si ripiegano in 4 dominio ad sono formati

α-elica; Pagina 32 di 61

da una catena che interagisce con a citochina e da una o più catene che

trasducono il segnale.

RECETTORI DI TIPO II : hanno una struttura simile ai recettori di tipo I,

eccetto che per l’assenza di una particolare sequenza aminoacidica.

SUPERFAMIGLIA DELLE Ig : contengono domini extracellualri di tipo Ig e

legano citochine diverse che trasducono il segnale con meccanismi differenti.

RECETTORI PER TNF : possiedono domini extracellulari ricchi in cisteina e

attivano proteine in grado di indurre apoptosi o di stimolare l’espressione

genica.

RECETTORI A 7 DOMINI TRANSMEMBRANA : sono recettori a

α-ELICA

serpentina che attraversano il doppio strato lipidico della membrana cellulare

più volte; sono deputati ad interagire con le chemochine.

Citochine che mediano e regolano l’immunità innata

Fattore di necrosi tumorale

Il TNF è il principale mediatore della risposta infiammatoria acuta ai batteri gram-

negativi e ad altri agenti infettivi.

La principale sorgente è rappresentata dai fagociti mononucleati attivati, dove il TNF

viene sintetizzato come proteina di membrana, ed espresso sulla superficie cellulare

come trimetro dalla forma di tronco di piramide triangolare.

Esistono 2 diversi tipi di recettori per TNF:

quando TNF-RI interagisce col suo ligando porta all’attivazione di caspasi che

• determinano l’apoptosi cellulare;

quando TNF-RII interagisce col suo ligando determina l’attivazione di proteine

• TRAF, che attivano determinati fattori di trascrizione.

Il TNF stimola le cellule endoteliali ad esprimere molecole di adesione, ligandi per le

integrine e ligandi per le selectine; inoltre stimola le cellule endoteliali e i macrofagi a

secernere chemochine.

In caso di infezioni persistenti viene prodotto in quantità elevate e può anche

generare gravi danni sistemici.

Interleuchina-1

L’IL-1 agisce come mediatore locale dell’infiammazione e in quantità maggiori esplica

una funzione endocrina.

La principale sorgente è rappresentata dai fagociti mononucleati attivati e la sua

secrezione è stimolata da prodotti batterici e altre citochine.

Esistono 2 forme di IL-1, ma entrambe si legano a recettori della superfamiglia delle

Ig ed esplicano le stesse funzioni.

Sono stati individuati 2 tipi di recettori: Pagina 33 di 61

IL-1RI è espresso sulla quasi totalità delle cellule e trasduce gli effetti

• biologici di IL-1;

IL-1RII non trasduce segnali di attivazione all’interno della cellula, ma è un

• recettore in grado di inibire il legame della citochina al vero recettore

attivatore.

Chemochine

Sono citochine in grado di stimolare la locomozione dei leucociti, tramite alterazioni

della forma cellulare e polarizzazione e depolarizzazione dei filamenti di actina con

conseguente movimento verso la sorgente di chemochine. Sono polipeptidi

caratterizzati dalla presenza di ponti disolfuro. Possono essere raggruppate in 2

sottofamiglie, a seconda che i residui di cisteina N-terminali che partecipano alla

formazione di ponti disolfuro siano adiacenti (chemochine CC) o siano separati da un

aminoacido (CXC).

Sia le chemochine CC che le chemochine CXC si legano a proteoglicani eparan-solfati

espressi sulle cellule endoteliali.

I recettori presentano una notevole promiscuità di legame, presentano la struttura a

7 domini transmembrana e sono accoppiati a proteine G, che sono in grado di

α-elica

attivare enzimi in grado di mediare la locomozione cellulare.

Interleuchina-12

IL-12 è il principale mediatore delle prime fasi delle risposte innate verso

microrganismi intracellulari e stimola le risposte specifiche verso tali cellule. È un

eterodimero e le catene sono legate tra loro da un ponte disolfuro.

La principale sorgente di IL-12 sono i fagociti mononucleati attivati e le cellule

dendritiche.

Il recettore, un eterodimero, comporta il coinvolgimento della via di trasduzione di

segnale JAK/STAT.

IL-12 stimola la produzione di IF-γ da parte di linfociti T e cellule NK:

microbi-> risposta macrofagi-> IL-12-> IF-γ-> attivazione macrofagi->uccisione microbi

IL-12 stimola anche la differenziazione dei linfociti T helper in linfociti T 1

H

producenti IF-γ e potenzia la funzione citolitica delle cellule NK e delle cellule CTL.

Interferoni di tipo I

Mediano le risposte innate nei confronti di infezioni virali; sono conosciute 2 forme,

ma si legano ad uno stesso recettore e mediano risposte simili.

Il recettore appartiene ai recettori di tipo II e trasduce segnali tramite una via

JAK/STAT.

L’IFN di tipo I provoca la sintesi di numerosi enzimi che interferiscono con la

trascrizione dell’RNA o del DNA virale. Agisce con un meccanismo paracrino, infatti la

Pagina 34 di 61

cellula infettata secerne IFN che protegge dall’infezione le cellule adiacenti non

ancora infettate.

Inoltre potenzia l’espressione di MHC I e quindi il riconoscimento delle cellule

infettate da parte delle CTL.

Interleuchina-10

L’IL-10 è una citochina che inibisce l’azione dei macrofagi, è quindi un esempio di

citochina a feedback.

Inibisce la produzione di IL-12 e TNF e l’espressione di costimolatori e molecole MHC

II da parte dei macrofagi.

Citochine che mediano e regolano l’immunità specifica

Interleuchina-2

L’IL-2 è prodotta dai linfociti T CD4 e in minor misura dai linfociti CD8 stimolati

dall’antigene ed è responsabile della loro espansione clonale; agisce in maniera

autocrina.

Presenta una struttura globulare con 4 domini ad ed interagisce con recettori

α-elica

di tipo I; l’interazione con il recettore porta a trasduzione di segnale tramite la via

.

JAK/STAT, tramite Ras e tramite la via PIP

3

Favorisce la proliferazione di cellule NK e linfociti B, ma potenzia la morte apoptotica

dei linfociti T rendendo tali cellule suscettibili all’apoptosi dalla via di Fas.

Interleuchina-4

L’IL-4 è la principale responsabile dello scambio isotipico verso le IgE nei linfociti B e

della differenziazione in cellule T 2 dai linfociti T helper vergini.

H

Presenta una struttura globulare con domini ad ed interagisce con recettori di

α-elica

tipo I; l’interazione con il recettore porta a trasduzione di segnale tramite la via

JAK/STAT.

Interleuchina-5

L’IL-5 è un attivatore degli eosinofili; presenta una struttura globulare con 4 domini

ad con un recettore di tipo I che trasduce il segnale tramite una via

α-elica

JAK/STAT. Pagina 35 di 61

Stimola la proliferazione e la differenziazione degli eosinofili e l’attivazione degli

eosinofili maturi; inoltre stimola la proliferazione dei linfociti B e la produzione di

IgA.

Interferone-γ

L’IFN-γ è la citochina attivatrice dei macrofagi per eccellenza, inducendo al sintesi di

intermedi reattivi dell’ossigeno e dell’ossido di azoto; è prodotta da cellule NK,

linfociti CD4 T 1 e linfociti CD8.

H

Il recettore è di tipo II, e l’interazione con IFN-γ stimola la trascrizione di geni che

codificano molecole MHC, enzimi microbicidi e citochine.

Stimola l’espressione da parte delle APC delle molecole MHC e di molecole

costimolatorie, e promuove la differenziazione dei linfociti T helper vergini in cellule

T 1 e T 2.

H H

Fattore di crescita trasformante

Il TGF inibisce la proliferazione dei linfociti e di altri leucociti; è prodotto dai

linfociti T stimolati dall’antigene, dai fagociti mononucleati stimolati da LPS e da altri

tipi cellulari.

Linfotossina

La LT è prodotta dai linfociti T e da altre cellule; è attivatrice delle cellule endoteliali

e dei neutrofili.

Sviluppo e funzioni delle sottopopolazioni T 1 e T 2

H H

Le cellule T 1 e T 2 si differenziano a partire dei linfociti T helper CD4 vergini; il

H H

loro profilo è condizionato dagli stimoli presenti nel microambiente nel corso delle

prime fasi della risposta. Ognuna delle 2 sottopopolazioni si auto-amplifica, bloccando

la differenziazione dell’altra.

La differenziazione in T 1 è stimolata dai parassiti intracellulari e si caratterizza per

H

la produzione di IFN-γ; la principale funzione effettrice è la difesa mediata da

fagociti.

La differenziazione in T 2 si verifica in risposta ali allergeni e agli elminti e si

H

caratterizza per la produzione di IL-4 e IL-5; la principale funzione effettrice è la

risposta mediata da IgE e da cellule quali eosinofili e mastociti. Pagina 36 di 61

Citochine che stimolano l’emopoiesi

Le citochine sono necessarie per i normali processi emopoietici a livello midollare, in

quanto promuovono la crescita e la differenziazione dei progenitori nel midollo osseo.

La differenziazione e l’espansione delle cellule progenitrici è guidata da alcune

citochine chiamate collettivamente fattori stimolanti la formazione di colonie, CSF.

Fattore delle cellule staminali (Ligando di c-Kit)

Le cellule staminali pluripotenti esprimono sulla loro membrana un recettore c-Kit e la

citochina che interagisce con tale recettore è denominata ligando di c-Kit o SCF; è

sintetizzata da cellule stromali midollari e rende le cellule staminali responsive ad

altri CSF.

Interleuchina-3

L’IL-3 è dotata di 4 domini ad è prodotta da linfociti T CD4 ed esplica al

α-elica;

propria azione su progenitori midollari immaturi, innescando una trasmissione del

segnale che segue la via JAK/STAT.

Interleuchina-7

L’IL-7 è dotata di 4 domini ad è prodotta da cellule stromali del midollo osseo

α-elica;

ed è capace di stimolare la sopravvivenza e la proliferazione di precursori immaturi

dei linfociti B e T. Pagina 37 di 61

12. IMMUNITA’ INNATA

L’immunità innata rappresenta il primo argine di difesa contro le infezioni e funge da

segnale di allarme per il resto del sistema immunitario, favorendo al generazione di

una risposta specifica. I meccanismi effettori sono spesso utilizzati anche nell’ambito

delle risposte specifiche.

Il compartimento naturale riconosce solo molecole di origine microbica, e le strutture

microbiche bersaglio delle risposte innate sono definite profili molecolari, ma

presenta una specificità limitata.

La reazione che più precocemente si verifica è l’infiammazione locale, che ha lo scopo

di distruggere l’agente patogeno, portando in contatto le cellule effettrici con il

microbo. La risposta infiammatoria ai microrganismi si avvia grazie alle citochine, che

agiscono su cellule endoteliali e leucociti.

Componenti del compartimento dell’immunità innata

Barriere epiteliali

Rappresentano una barriera fisica tra i microbi e i tessuti dell’ospite e sono: la cute,

le mucose dell’apparato gastro-intestinale e le mucose dell’albero respiratorio.

Pagina 38 di 61

Gli epiteli producono peptidi dotatati di attività antibiotica naturale, le defensine;

l’epitelio del tratto gastro-intestinale secerne le criptocidine, capaci di sterilizzare

localmente il lume intestinale.

Le barriere epiteliali e le cavità sierose contengono, rispettivamente, linfociti T intra-

epiteliali e linfociti B-1, che svolgono il ruolo di sentinelle pur esprimendo un

repertorio recettoriale molto limitato: i linfociti T intra-epiteliali secernono

citochine, attivano fagociti e uccidono le cellule infettate; i linfociti B-1 producono

IgM (definiti anticorpi naturali) contro batteri comunemente presenti nell’ambiente.

Fagociti: granulociti neutrofili e macrofagi

I granulociti neutrofili mediano le fasi più precoci delle risposte infiammatorie. Sono

dotate di numerosi prolungamenti ciliari e presentano un nucleo segmentato. Il

citoplasma contiene 2 tipi di granuli: granuli specifici, contenenti lisozima, collagenasi

ed elastasi; granuli azzurrofili, contenenti esclusivamente lisozima.

I monociti si generano dal midollo osseo, e una volta migrati nei tessuti si

differenziano in macrofagi; sono localizzati in tutti i siti attraverso cui gli agenti

microbici possono penetrare nell’organismo, e possono andare incontro a proliferazione

a livello dei focolai infiammatori. L’LPS, o endotossina, si lega ad un recettore

espresso dai macrofagi e ne stimola l’attività microbicida e la secrezione di citochine,

nonché l’attivazione del processo infiammatorio. I macrofagi dopo la fagocitosi

riconoscono la esistenza di DNA batterico al loro interno grazie alla presenza di

sequenze citidina-guanina non mutilate (CpG), e reagiscono producendo IL-12 e IFN di

tipo I. i macrofagi producono anche chemochine, mediatori lipidici e fattore tissutale,

attivando il processo della coagulazione.

I prodotti microbici ed alcuni mediatori prodotti in risposta all’infezione sono captati

dai fagociti tramite specifici recettori con 7 domini ad transmembrana;

α-elica

l’interazione da parte del recettore con chemochine o prodotti batterici induce la

migrazione delle cellule dal circolo verso gli endoteli e la produzione di sostanze

microbicide. L’efficienza di fagocitosi aumenta se il microbo è rivestito da opsonine,

che possono essere anticorpi Ig, componenti del complemento e proteine plasmatiche.

Quando legano i microbi protrudono attorno ad essi una estroflessione della

membrana plasmatica, le cui estremità si saldano formando un fagosoma; il fagosoma

si fonde con il lisosoma, in cui sono presenti molecole ad attività microbicida che

uccidono i microbi.

Cellule Natural Killer

Le cellule NK sono una sottopopolazione linfocitaria in grado di lisare cellule infettate

da virus e da patogeni intracellulari; secernono citochine (IF-γ) e possono essere

stimolate da esse (IL-12, IL-15). Costituiscono il 5-20% delle cellule mononucleate

Pagina 39 di 61

presenti in circolo o nella milza, ma sono scarsamente rappresentate in altri organi

linfoidi.

Sono attivate dal riconoscimento di 3 tipi di strutture:

1) cellule rivestite da anticorpi,

2) cellule infettate da virus e altri patogeni intracellulari,

3) cellule prive dell’espressione di molecole MHC di classe I.

L’attivazione si traduce nell’innesco di funzioni effettrici specifiche, come la lisi di

cellule infettate e la produzione di citochine, ma non si accompagna all’espansione

clonale alla differenziazione della cellula.

Esprimono recettori inibitori che riconoscono molecole MHC I: sono inibite da cellule

che esprimono molecole MHC I ed attivate da cellule mancanti dell’espressione di tali

molecole. Questo meccanismo permette di riconoscere le cellule infette da virus, i

quali hanno sviluppato la capacità di inibire l’espressione di molecole MHC I, sfuggendo

così ai linfociti T CD8. Sono stati identificati 2 recettori ad azione inibitoria: KIR,

appartenente alla superfamiglia delle Ig; un eterodimero contenente CD94 e NKG2.

Le cellule NK sono dotate di granuli contenenti perforina, che formano pori nella

membrana della cellula bersaglio, ed alcuni enzimi chiamati granzimi, che penetrano

nella cellula bersaglio attraverso i pori provocando l’apoptosi.

Il sistema del complemento

Il riconoscimento dei microbi da parte del complemento si verifica attraverso 2

strade:

1. la VIA CLASSICA: che si basa sull’interazione di IgM, IgG1 o IgG3 legate alla

membrana di un microbo o ad altre strutture, con una proteina chiamata C1;

2. la VIA ALTERNATIVA: che viene attivata dall’interazione diretta con

strutture di membrana dei microbi.

Il riconoscimento dei microbi per entrambi le vie porta al reclutamento e

all’assemblaggio delle proteine in complessi dotati di attività proteasica; i prodotti di

clivaggio generati da queste proteine si legano ai microrganismi fungendo da opsonine

favorendone la fagocitosi.

Proteine effettrici solubili

LECTINA LEGANTE IL MANNOSIO : o MBL, è una proteina ad attività

opsonizzante; interagisce con carboidrati provvisti di un residuo di mannosio o di

fucosio, tipicamente presenti nella parete batterica; può interagire con proteine del

sistema del complemento, attivando al via classica in assenza di anticorpi.

PROTEINA C-REATTIVA : o CRP, è una proteina plasmatica che lega fosfolipidi

batterici e funziona come opsonina; anche i fattori della coagulazione possono

arginare le infezioni, prevenendo la diffusione dei microbi nell’organismo. Pagina 40 di 61

Citochine

Vedi il capitolo 11.

13. MECCANISMI EFFETTORI DELL’IMMUNITA’

CELLULO-MEDIATA

L’immunità cellulo-mediata è la funzione effettrice dei linfociti T, e funge da

meccanismo di difesa contro i microbi intracellulari: potenzia l’azione microbicida dei

fagociti, in caso di microbi resistenti capaci di sopravvivere e replicarsi dentro di essi;

causano la lisi di cellule infette mediante CTL. Anche le cellule NK intervengono in

questo tipo di immunità.

Attivazione dei macrofagi mediata dai linfociti T

L’attivazione macrofagica mediate dai linfociti T può talvolta causare danni ai tessuti

normali circostanti all’infezione, una reazione di ipersensibilità ritardata, o DTH.

Il processo di attivazione macrofagica da parte dei linfociti T può essere suddiviso in

tappe successive:

1. FASE DI INDUZIONE : corrisponde alla sensibilizzazione dei linfociti T

vergini che riconoscono l’antigene a livello linfonodale e vengono stimolati a

proliferare e a differenziarsi in cellule effettrici;

2. FASE DI MIGRAZIONE : dei linfociti T effettori e di altri leucociti nel

focolaio di infezione; Pagina 41 di 61


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flaviael

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DESCRIZIONE APPUNTO

Appunti completi di Immunologia del professor Abbate con analisi dei seguenti argomenti: le risposte immunitarie, cellule e tessuti del sistema immunitario, anticorpi e antigeni, complesso maggiore di istocompatibilità, l'antigene ai linfociti T, recettore per l'antigene, maturazione e attivazione dei linfociti, tolleranza immunologica, le citochine.


DETTAGLI
Esame: Immunologia
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - durata 6 anni) (CASERTA, NAPOLI)
SSD:

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher flaviael di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Immunologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Seconda Università di Napoli SUN - Unina2 o del prof Abbate Gianfranco.

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