Immunologia e patologia - appunti

Processo di maturazione dei linfociti T

La prima fase della maturazione è data dal riarrangiamento dei geni del recettore per l'antigene. Questo processo avviene nei singoli linfociti ed è dato dal riarrangiamento di diversi segmenti genici della regione variabile V, con segmenti della regione della diversità D e/o quelli della regione J di ricongiunzione (sono regioni geniche che codificano per la parte variabile della catena pesante).

Per ognuno di essi viene formato un nuovo esone mediante la fusione di un segmento a monte con uno a valle del gene V sullo stesso cromosoma, tramite un processo chiamato ricombinazione V(D)J. I loci per le Ig (immunoglobuline) sono tre loci separati che codificano per tutte le catene pesanti, le catene leggere di tipo κ e quelle di tipo λ delle Ig. I vari locus sono disposti su cromosomi diversi e all'estremità 5' di ogni locus si trovano i geni V, D e J.

locus si ha un cluster di geni variabile V. A sua volta all'estremità 5' della regione V si ha un esone leader (nella figura sotto indicato da L) che codifica i 20-30 residui N-terminali della proteina, i quali sono tipici delle proteine neosintetizzate o transmembrana. Tale sequenza guida i polipeptidi nascenti dai ribosomi al lume del RE. Dopo tale processo viene rimossa.

In posizione 3' invece, a una distanza variabile dai geni V, si ha la regione J strettamente associata agli esoni che codificano per le regioni costanti più a valle.

Infine nel locus H per le Ig, tra i segmenti V e J, si trovano sequenze codificanti aggiuntive dette D. Esse non sono presenti nei loci delle catene leggere di Ig.

→ loci per il TCR

Molto simile al BCR, in questo caso i segmenti genici D si trovano solo nei loci β e δ. Queste configurazioni non possono essere trascritte in mRNA funzionanti, infatti tali geni prima devono subire una riorganizzazione. In particolare,

Avviene una scelta casuale di un gene V, un segmento J e un segmento D (ove presente) e il loro riarrangiamento va formare un solo gene VDJ che codificherà per la regione variabile di un recettore per l'antigene. Nel caso dei loci per le catene leggere delle Ig e per le catene α e δ del TCR è necessario un solo evento di riarrangiamento mentre, per i loci delle Ig H e per le catene β e δ del TCR sono necessari due eventi separati. Il primo unisce un segmento D a un J e il secondo unisce il segmento DJ appena formato a un segmento V. Nei punti di giunzione tra questi segmenti vengono aggiunti o rimossi nucleotidi, fenomeno che contribuisce tantissimo all'enorme diversificazione dei recettori per l'antigene. Da un punto di vista molecolare, le proteine responsabili di questi processi sono in grado di riconoscere specifiche sequenze di DNA, definite sequenze segnale della ricombinazione o RSS, che si trovano al 5' dei segmenti J e al 3'

vicino alle sequenze codificanti dei geni V, D o J, la ricombinazione può avvenire in modo diretto, senza la necessità di tagliare la doppia elica. In questo caso, le sequenze segnale della ricombinazione vengono conservate e possono essere coinvolte nella regolazione dell'espressione genica. Durante la ricombinazione, le sequenze V, D e J vengono unite in modo casuale, generando una vasta diversità di sequenze di anticorpi. Questo processo è noto come ricombinazione V(D)J e rappresenta uno dei meccanismi principali attraverso cui il sistema immunitario genera una vasta gamma di anticorpi in grado di riconoscere e neutralizzare una grande varietà di antigeni. La ricombinazione V(D)J è un processo altamente preciso e specifico, ma occasionalmente possono verificarsi errori durante il processo, che possono portare alla formazione di anticorpi non funzionali o potenzialmente dannosi. Tuttavia, il sistema immunitario dispone di meccanismi di controllo di qualità che eliminano o inattivano gli anticorpi non funzionali, garantendo così la produzione di anticorpi efficaci e sicuri. In conclusione, la ricombinazione V(D)J è un processo fondamentale per la diversità e la specificità del sistema immunitario, consentendo la produzione di anticorpi in grado di riconoscere e neutralizzare una vasta gamma di antigeni.

entrambe al 3' o al 5', il DNA intermedio verrà invertito, in modo che i segmenti genici vengano allineati. In questo caso le sequenze RSS non vengono eliminate ma conservate nel cromosoma.

Nota: in generale il processo di ricombinazione può avvenire solo se uno dei due segmenti genici è affiancato da uno spaziatore di 12 nucleotidi e l'altro da uno di 23.

Nel processo di ricombinazione non omologa alla base di questo processo si hanno 4 passaggi che avvengono in ordine:

1. sinapsi = parti del cromosoma divengono accessibili ai componenti del processo di ricombinazione, si formano strutture ad anello che mettono in contatto i segmenti genici e le loro RSS e vengono mantenuti in queste posizioni.
2. taglio = degli enzimi tagliano la doppia elica, questo è un processo specifico dei linfociti. In particolare due proteine, chiamate RAG1 e RAG2 si assemblano a formare un complesso contenente due molecole di ciascuna proteina definito ricombinasi-VDJ. RAG1

agisce come un'endonucleasi di restrizione tagliando e congiungendo eptameri e segmenti genici adiacenti. Essa taglia una delle due eliche tramite l'estremità codificante e l'eptamero. Il 3'OH generato si lega all'altro filamento di DNA formando una forcina. Il filamento "circolare" così ottenuto viene eliminato. La RAG1 è attiva solo quando è complessata con la RAG2. Inoltre, esse contribuiscono al mantenimento della sinapsi. 3. apertura della hairpin e processamento = le hairpin vengono aperte ad opera di Artemis, un'endonucleasi, e le estremità tagliate vengono modificate aggiungendo o togliendo nucleotidi. 4. unione = le estremità così modificate vengono avvicinate e unite ad opera di enzimi in grado di riparare il DNA. Tutta l'ampia varietà del repertorio dei B e dei T è data da: - diversità combinatoriale - diversità giunzionale = a causa di essa, gli anticorpi e i

TCR mostrano la massima variabilità in corrispondenza delle regioni V e C che formano la terza regione ipervariabile CDR3.

Nei linfociti B maturi vengono espresse le IgM e le IgD e ciò avviene come descritto dall'immagine:

Queste sono le diverse situazioni che si possono venire a creare:

SVILUPPO DEI B

sviluppo embrionale = vengono prodotti nel fegato a partire da specifici precursori.

Dopo la nascita = vengono generati nel midollo osseo. Terminano il processo maturativo nella milza.

In ogni caso il progenitore midollare orientato verso la linea B è chiamato pro-B. Esso non produce Ig ma esprime sulla membrana molecole tipiche dei B. In questa fase sono espresse le proteine RAG-1 e 2 che mediano la prima ricombinazione dei locus dei geni delle catene pesanti delle Ig. In questo stadio è espresso a livelli elevati anche l'enzima che catalizza l'aggiunta o la rimozione di nucleotidi alle estremità. Circa la metà dei proB riesce

1. A produrre una catena μ con un riarrangiamento produttivo.

2. In seguito allo splicing si forma un trascritto che forma la catena μ e il linfocita prende il nome di preB (manca il riarrangiamento dei loci per le catene leggere). Il recettore espresso a questo stadio è detto recettore preB ed è formato dalla catena pesante, da una catena leggera sostitutiva e dalle proteine Igα e Igβ. Tale pre-recettore costituisce il primo checkpoint di controllo della maturazione dei B.

3. Il pre-BCR regola il secondo riarrangiamento in due modi: se la catena μ formata riesce a produrre un pre-BCR esso produce un segnale che blocca il riarrangiamento del locus della catena pesante sul secondo cromosoma che a questo punto non è necessario. Se non fosse andato a buon fine il primo riarrangiamento, ne viene effettuato uno sull'altro cromosoma: in questo modo ogni B può codificare le proteine delle catene pesanti a partire da uno solo dei due alleli ereditati con

Un fenomeno che prende il nome di esclusione allelica. Inoltre, in questo modo obbliga ogni B a esprimere un solo recettore mantenendo la specificità clonale. Nel caso di due riarrangimenti non produttivi la cellula non è in grado di formare catene pesanti e quindi non può generare un segnale di sopravvivenza, cosa che ne provoca la morte per apoptosi.

Il secondo meccanismo con cui viene regolata la sintesi del pre-BCR è la stimolazione del riarrangiamento della catena leggera.

1. Se il locus κ viene riarrangiato positivamente allora si ha la produzione di una IgM matura, altrimenti si può passare al riarrangiamento del locus λ.
2. I linfociti che esprimono le IgM sono detti immaturi. Essi non proliferano ma si differenziano in risposta agli antigeni.
3. Sono maturi quei linfociti B che esprimono IgM e IgD.

SVILUPPO DEI Til timo in questo caso svolge un ruolo fondamentale poiché è la sede principale della maturazione dei

linfociti T. Il timo ha origine dall'endoderma, dalla terza tasca faringea e dalla sottostante cresta neurale mesenchimale. In seguito viene popolato da precursori midollari. →nota: l'epitelio timico ha origine ectodermica.

I linfociti T originano dal fegato fetale ed in seguito dal midollo osseo adulto ed in seguito si recano nel timo. Qui prendono il nome di timociti e i più immaturi non esprimono ancora il TCR o i corecettori CD4 e CD8. In particolare, si trovano localizzati nella corticale esterna e nel seno sottocapsulare. Da qui migrano attraverso la corticale e maturano. Le cellule timiche epiteliali formano un reticolo di prolungamenti citoplasmatici attraverso cui i timociti devono passare per arrivare poi alla zona midollare. Una volta giunti nella corticale esprimeranno il TCR γδ o αβ per la prima volta. I T αβ matureranno a T CD4+ o a CD8+ quando usciranno dalla corticale ed entreranno nella midollare. Le cellule epiteliali

non riarrangiati e non esprimono né CD4 né CD8.2. timociti doppio positivi = i timociti corticali successivi esprimono sia CD4 che CD8 e hanno riarrangiato i geni per il TCR.3. timociti singolo positivi = i timociti che hanno superato la selezione positiva o negativa esprimono solo CD4 o solo CD8 e sono pronti per lasciare il timo e raggiungere il torrente ematico. Il timo svolge un ruolo fondamentale nella maturazione dei linfociti T, che sono responsabili della risposta immunitaria cellulare. Durante il processo di maturazione, i timociti vengono sottoposti a selezione positiva e negativa, che garantisce che solo i linfociti T funzionalmente competenti vengano rilasciati nel torrente ematico. La selezione positiva avviene quando i timociti riconoscono gli antigeni self presentati dalle cellule epiteliali del timo. Solo i timociti che sono in grado di riconoscere gli antigeni self con una certa affinità vengono selezionati per la maturazione. Questo processo assicura che i linfociti T siano in grado di riconoscere gli antigeni stranieri una volta che sono nel corpo. La selezione negativa, d'altra parte, avviene quando i timociti riconoscono gli antigeni self presentati dalle cellule dendritiche nel timo. I timociti che riconoscono gli antigeni self con troppa affinità vengono eliminati per prevenire la reattività autoimmune. Una volta che i linfociti T hanno superato entrambe le fasi di selezione, raggiungono la maturità e vengono rilasciati nel torrente ematico, pronti per svolgere la loro funzione nel sistema immunitario.ella loro configurazione germinativa, e non esprimono né il TCR, né CD3, né il CD4 o il CD8.