Immunologia e immunopatologia

APC

⇒ MHC self + Ag estraneo

MHC-peptide se c’è un legame Utili

(anche debole) vengono salvate. Altri TCR sono dannosi,

La maggior parte dei timociti (90-95%) T Riconoscimento di auto-

perché reagiscono con antigeni associati a

muore negletto (non è capace di legarsi MHC self + Ag self MHC autologo

a self-MHC). Dannosi

Il 2-5% matura e assume il fenotipo SP.

L’affinità di legame è quella che regola tutti i processi. Nel caso del TCR si parla di affinità e non

avidità (perché è monovalente).

Se l’affinità per il complesso MHC-peptide è bassa ma comunque presente (il complesso MHC-

• peptide è un agonista parziale), il segnale parziale dà segnale di sopravvivenza.

Se invece il segnale è estremamente debole o assente la cellula muore.

•

Dimostrazione della restrizione MHC:

esperimento di Zinkernagel

Nel 1974 R.M. Zinkernagel e P.C. Doherty

osservarono che il riconoscimento operato

dalle T cellule è specifico non solo per

l’antigene ma per l’antigene e per le molecole

MHC.

Essi videro che le T cellule riconoscono

l’antigene solo se è associato a molecole MHC 125

autologhe. Zinkernagel e Doherty ebbero il premio Nobel per questa ricerca nel 1996.

a

Se viene immunizzato contro un virus un topo con MHC e recuperiamo i linfociti T attivati

nell’animale e poi vediamo se questi linfociti T sono in grado di uccidere fibroblasti infettati con lo

stesso virus, si nota che i linfociti possono uccidere fibroblasti infetti che presentano lo stesso

a b

MHC , ma non quelli di un altro topo con MHC .

La scoperta del ruolo del timo nella

acquisizione della restrizione MHC

La dimostrazione della funzione del timo

nell’acquisizione della restrizione MHC è stata

ottenuta con esperimenti di chimerismo,

scambiando cellule di midollo osseo in topi di

ceppi inbred.

Come prova si utilizza il tipo di restrizione MHC

delle risposte immuni di un sistema innaturale︎ ,

︎

composto da T linfociti e APC MHC mismatched,

provenienti da animali geneticamente non

concordanti per MHC (chimera).

Si definiscono chimere gli animali che ospitano nei loro tessuti cellule funzionanti provenienti da

un altro ceppo, con diverso corredo genetico.

Se uso come donatore un topo incrocio tra ceppo A e ceppo B, questo ha entrambi gli aplotipi

a b

MHC e MHC . Nell’accettore però, le APC presenteranno un solo aplotipo MHC, determinato

⇒

dall’ambiente nel quale le T cellule maturano il timo seleziona i cloni che riconoscono le sue

molecole MHC.

I timociti immaturi esprimono entrambe le molecole recettore-associate CD4 e CD8. Dai timociti

doppio-positivi, selezionati positivamente, si sviluppano T cellule mature mono-positive, CD4+ o

CD8+.

La scelta avviene secondo 2 ipotesi:

1. Modello istruttivo (più probabile): TCR reagisce con pMHC II: i segnali da CD4 silenziano

l’espressione CD8 (e viceversa).

Il TCR è in grado di riconoscere il complesso MHC-peptide e può legare alcune MHC o di classe I

o di classe II. Se abbiamo il timocita ancora DP con TCR associato o a CD4 o a CD8, il timocita

prova a testare i complessi MHC-peptide che

incontra; se il riconoscimento è sia per il peptide

sia per il MHC II, CD4 interagisce bene con il

complesso. Quindi CD4 manda un segnale a CD8

downregolandone l’espressione. La specificità del

recettore per il complesso MHC-peptide guida la

trasformazione da DP a SP. 126

2. Modello stocastico : TCR reagisce con

pMHC II. Le cellule inattivano a caso il gene

CD4 o CD8 gene, mentre vagliano i TCR per

la restrizione Questo però potrebbe

MHC.

portare a un’ ulteriore perdita di timociti.

A questo punto si ha un timocita selezionato, con

TCR in grado di interagire con molecole MHC di

classe I o II che esprime il co-recettore giusto, CD4 o CD8, e che è ancora nella corticale.

Dopodiché il timocita, che è diventato singolo positivo, migra nella midollare dove si ha la

selezione negativa.

Selezione negativa

Si svolge a livello della zona midollare.

La selezione è detta negativa perché i timociti arrivati fino a questo punto sono destinati a

sopravvivere, a meno che non abbiano i requisiti che suggeriscono al nostro organismo di

eliminarli. Dipende dal riconoscimento forte di peptidi self associati a MHC espresso su cellule

dendritiche del timo e TEC midollari.

Rimozione dei timociti che esprimono TCR che riconoscono auto-antigeni presentati da molecole

MHC autologhe → selezione del dannoso.

Per i linfociti T si ha l’espressione particolare di autoantigeni a livello del timo stesso grazie alla

capacità delle cellule epiteliali timiche di presentare antigeni tessuto-specifici.

Le cellule midollari timiche con cui il timocita in fase avanzata è in stretto contatto sono capaci di

esprimere antigeni tessuto-specifici normalmente espressi altrove: la midollare fornisce un

microambiente specializzato per la rimozione dei timociti con TCR autoreattivi. Le TEC midollari

esprimono infatti un set di geni attivati che producono antigeni propri dei tessuti periferici (es.

insulina).

Responsabile dell’attivazione di questi geni è il fattore di trascrizione Aire (Autoimmune

regulator).

L’espressione promiscua di Ag tessuto-specifici sulle TEC midollari permette che i timociti, senza

abbandonare il timo, vengano esposti agli autoantigeni dei tessuti periferici, ed eliminati se

autoreattivi.

Le mutazioni che inattivano Aire provocano la comparsa di malattie autoimmuni organo specifiche

in topi e uomini.

Aire è un fattore di trascrizione che permette l’espressione degli antigeni; non tutte le TEC

esprimono tutti i possibili antigeni specifici: ogni zona della midollare esprime un set diverso di

antigeni.

Circa 1/4 di tutti i geni sovra-espressi dalle mTEC possono essere classificati come tessuto-

specifici. Si tratta di tessuti molto eterogenei.

La distribuzione anatomica degli antigeni tessuto-specifici nella midollare del timo è disomogenea.

127

Ciascun autoantigene è espresso solo su un sottoinsieme di TEC. La microeterogeneità della

midollare, con l’espressione di autoantigeni ristretta ad aree locali, impone la necessità un esteso

scandaglio dell’ambiente da parte dei timociti, perché il vaglio per l’autoreattività sia efficiente.

L’elevata mobilità e il periodo di tempo di circa una settimana che i timociti passano nella

midollare rendono possibile un vaglio accurato dei TCR autoreattivi.

Il pool di geni a espressione promiscua rappresenta la maggior parte dei tessuti parenchimatosi.

Questi geni si aggiungono a quelli basalmente espressi da mTEC.

Ci sono però esempi di geni che non sono espressi da mTEC a livelli rilevabili, come gli antigeni

della famiglia MAGE-a (melanoma antigens-a) presenti sulle cellule embrionali e cancerose, o la

glutammato-decarbossilasi 65 (GAD 65). Non esistono spiegazioni evidenti per queste assenze.

L’espressione promiscua non è associata alla regolazione genica evolutiva o sesso-dipendente.

Infatti gli antigeni fetali continuano ad essere espressi nelle mTEC adulte, i geni associati alla

gravidanza sono preventivamente espressi, e quelli specifici del sesso maschile sono espressi anche

sulle mTEC femminili e viceversa. ⇒

Queste lacune rendono necessarie altre modalità di incontro degli autoantigeni nella midollare

timida non ci sono solo le mTEC ma anche le cellule dendritiche.

Queste cellule possono captare materiale:

- Rilasciato direttamente dalle mTEC

- Per via ematica. Il timo è vascolarizzato e quindi gli autoantigeni possono arrivare nel sangue; le

cellule dendritiche possono captarli e presentarli ai timociti.

C’è anche un’ulteriore possibilità grazie alle cellule dendritiche migratorie, che dalla periferia

possono arrivare nel timo → in questo modo possono captare antigeni autologhi dalle cellule

apoptotiche periferiche e presentarli ai linfociti nel timo.

Affinità del legame TCR/MHC e destino dei

timociti

L’affinità di TCR per i ligandi self-MHC-peptide è il parametro

cruciale che determina il destino evolutivo dei linfociti timici.

I progenitori che hanno scarsa o assente affinità muoiono negletti.

• Se l’affinità è medio-bassa i progenitori sopravvivono e si

• differenziano.

Se l’affinità è alta sono possibili diversi esiti:

• Il principale è la delezione clonale

• In qualche caso può intervenire la correzione dei recettori.

• Esiste inoltre la possibilità che le cellule auto-reattive ad alta

• affinità si differenzino in Tre. Non sono note le cause di

questo diverso destino. 128

L’assoluta maggioranza dei linfociti prodotti nel timo sono T cellule convenzionali, con TCR αβ

(suddivisi tra le sottopolazioni CD4 e CD8).

Il timo produce anche una molteplicità di cellule appartenenti a linee alternative di sviluppo, incluse

le cellule con TCR γδ, le cellule T regolatorie (Treg) e le cellule natural killer T (NKT).

Ognuna di queste linee ha attività effettrici distinte e segue percorsi di sviluppo specifici nel timo.

Ciascun percorso dipende da microambienti timici diversi da quelli responsabili dello sviluppo delle

T cellule convenzionali αβ.

Possiamo modificare il differenziamento delle cellule autoreattive che vanno in periferia con

funzione inibitoria → riconoscono antigeni autologhi e in periferia mantengono la tolleranza.

Le cellule Treg sono simili alle T convenzionali poiché hanno TCR αβ e sono CD4+, ma se ne

distinguono per l’espressione costitutiva di CD25, che compare nelle cellule T convenzionali

solo dopo attivazione Ag.

Le T cellule CD4+CD25+ sono capaci di regolare negativamente le risposte immuni in maniera

• antigene specifica

Esse possono svilupparsi nel timo a partire da timociti corticali doppio-positivi (DP) e per

• maturare richiedono interazioni con le molecole MHC dell’epitelio corticale.

È possibile che si tratti di cellule che, pur contraendo legami forti con MHC corticale, non vengono

delete (potrebbero non ricevere il secondo segnale necessario per la delezione clonale).

I corpi di Hassal sono microstrutture presenti nella midollare.

Sono costituiti da cluster di TEC midollari in stretta associazione con cellule dendritiche.

È probabile che essi siano coinvolti nella differenziazione delle cellule Treg timiche, che sono state

viste in stretta associazione con i corpuscoli. Le Treg compaiono tardi nell’ontogenesi e sono

insensibili ai segnali della selezione negativa. Hanno una funzione importante nel prevenire le

reazioni autoimmun