Immunologia, Patologia e Vaccinologia

Appunti di immunologia, a.a. 2015/2016

Patologia e vaccinologia

Prof. Marcello Pinti e Samuele Peppoloni

Matteo Marchionni

DSV Biotecnologie

Secondo anno

Primo semestre

Sommario

Introduzione all'immunologia

1 ............................................................................................................... 9

Il sistema immunitario

1.1 .................................................................................................................. 9

1.1.1 I livelli di risposta del sistema immunitario .......................................................................... 9

Gli antigeni

1.2 .................................................................................................................................. 12

Il riconoscimento degli antigeni da parte del sistema immunitario adattivo

1.3 ....................................................................... 13

1.3.1 Distribuzione clonale e selezione clonale ........................................................................... 13

La reazione del repertorio selettivo e l'eliminazione dei cloni autoreattivi

1.3.2 ................ 14

Il ripristino dell'omeostasi e la memoria immunologica

1.3.3 .................................................... 14

1.3.4 La presentazione degli antigeni ai linfociti .......................................................................... 15

Citologia e istologia del sistema immunitario

2 ..................................................................................... 16

2.1 Le cellule circolanti del sistema immunitario ............................................................................. 16

Gli organi linfoidi

2.2 ......................................................................................................................... 17

2.2.1 Il midollo osseo ................................................................................................................... 17

2.2.2 Il timo .................................................................................................................................. 18

2.2.3 I linfonodi ............................................................................................................................ 19

2.2.4 La milza................................................................................................................................ 21

2.2.5 I tessuti linfatici diffusi, MALT ............................................................................................. 21

Le immunoglobuline

3 ........................................................................................................................... 23

3.1 La struttura molecolare delle immunoglobuline ........................................................................ 23

3.1.1 Le catene leggere e le catene pesanti ................................................................................. 23

3.1.2 I domini immunoglobulinici ................................................................................................ 24

3.1.3 Le classi di immunoglobuline .............................................................................................. 26

La genetica molecolare delle Ig e la maturazione dei linfociti B

4 ........................................................................................... 29

4.1 La ricombinazione somatica dei geni per le immunoglobuline .................................................. 29

4.1.1 Organizzazione dei geni per le immunoglobuline ................................................................. 29

4.1.2 Il processo di ricombinazione ............................................................................................. 31

4.1.3 Lo switch isotipico ................................................................................................................ 35

4.2 La maturazione dei linfociti B...................................................................................................... 36

4.2.1 Il differenziamento dei precursori linfoidi .......................................................................... 37

L'eliminazione dei cloni autoreattivi

4.2.2 ................................................................................... 38

L'attivazione dei linfociti B e la risposta umorale

5 ............................................................................... 40

Il riconoscimento dell'antigene e il segnale di attivazione

5.1 ......................................................... 40

5.1.1 Gli eventi molecolari immediati e successivi al legame con l'antigene ..................... 40

5.1.2 Le vie di trasduzione del segnale ........................................................................................ 41

5.1.3 Il ruolo dei co-recettori ....................................................................................................... 42

5.1.4 Gli eventi successivi all'attivazione ..................................................................................... 43

L'interazione dei linfociti B attivati con i linfociti T helper

5.2 ......................................................... 42

5.2.1 L'internalizzazione dell'antigene ed espressione dei segnali per i Th................................ 42

5.2.2 Il ruolo dei Th nello sviluppo dei linfociti B ......................................................................... 42

5.2.3 I linfociti B-1, o T-indipendenti............................................................................................ 44

La presentazione degli antigeni ai linfociti T

6 ....................................................................................... 46

6.1 Il complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) ..................................................................... 46

6.1.1 La struttura delle MHC ........................................................................................................ 46

6.1.2 La regione HLA contenente i geni per le MHC .................................................................... 48

6.2 La processazione degli antigeni .................................................................................................. 50

6.2.1 Caratteristiche generali ....................................................................................................... 50

6.2.2 La via di processazione esogena ......................................................................................... 50

6.2.3 La via di processazione endogena ....................................................................................... 51

Il recettore TCR e l'attivazione dei linfociti T

7 ...................................................................................... 53

7.1 Il T-Cell Receptor ......................................................................................................................... 53

7.1.1 La struttura del TCR ............................................................................................................. 53

7.1.2 La sintesi dei TCR e i geni associati ..................................................................................... 53

7.1.3 I TCR ................................................................................................................................ 54

I co-recettori del TCR e l'attivazione del linfocita T

7.2 .................................................................... 55

7.2.1 CD4 e CD8............................................................................................................................ 55

7.2.2 Il complesso CD3 ................................................................................................................. 55

L'attivazione del linfocita T

7.2.3 ................................................................................................. 56

Lo sviluppo dei linfociti T

8 .................................................................................... 57

8.1 Il differenziamento dei linfociti T ................................................................................................ 57

8.1.1 Lo sviluppo del TCR ............................................................................................................. 57

8.1.2 La restrizione dei linfociti T immaturi .................................................................................. 58

L'anergia dei linfociti T autoreattivi

8.1.3 .................................................................................... 59

8.2 I linfociti T .................................................................................................................................... 59

8.2.1 I linfociti T helper ................................................................................................................ 59

8.2.2 I linfociti T citotossici ........................................................................................................... 60

8.2.3 Le cellule NK ........................................................................................................................ 61

8.2.4 Le cellule NKT ...................................................................................................................... 62

8.2.5 Le cellule T regolatorie (Treg) ............................................................................................. 62

Le citochine

9 .......................................................................................................................................... 63

9.1 Caratteristiche generali ............................................................................................................... 63

9.1.1 Classificazione delle citochine ............................................................................................. 64

9.2 Citochine pro-infiammatorie ...................................................................................................... 64

9.2.1 La reazione di Schwartzmann ............................................................................................. 64

9.2.2 Il TNF-α ................................................................................................................................ 65

9.2.3 IL-1 e IL-6 ............................................................................................................................. 67

9.3 Le chemochine ............................................................................................................................ 68

9.4 Le citochine della risposta immunitaria specifica ....................................................................... 68

9.4.1 IL-2 ....................................................................................................................................... 68

9.4.2 IL-4, IL-5 e IL-10 ................................................................................................................... 69

9.4.3 IL-12 ..................................................................................................................................... 69

9.4.4 IFN-γ .................................................................................................................................... 69

Le proteine del complemento

10 ......................................................................................................... 70

10.1 L'attivazione del complemento .................................................................................................. 70

10.1.1 La via di attivazione classica ................................................................................................ 71

10.1.2 La via di attivazione della lectina ........................................................................................ 72

10.1.3 La via di attivazione alternativa .......................................................................................... 72

10.2 Le funzioni effettrici di C3b e la regolazione del complemento ................................................. 73

10.2.1 Le funzioni effettrici del complemento ............................................................................... 73

10.2.2 La regolazione del complemento ........................................................................................ 74

Una panoramica sulle risposte immunitarie specifiche

11 ........................................................................................... 75

11.1 L'attivazione della risposta specifica ........................................................................................... 75

11.1.1 L'attivazione delle APC ........................................................................................................ 75

11.1.2 L'attivazione dei linfociti T helper ....................................................................................... 76

11.1.3 La migrazione delle cellule effettrici nelle sedi di infezione ............................................... 76

11.1.4 La diapedesi dei leucociti verso il tessuto infetto ............................................................... 77

11.2 Esempi di risposte immunitarie specifiche ................................................................................. 78

11.2.1 La risposta antivirale ........................................................................................................... 78

11.2.2 La risposta antibatterica ..................................................................................................... 78

11.2.3 La risposta antiparassitaria contro gli eucarioti .................................................................. 79

11.3 La memoria immunologica ......................................................................................................... 80

Caratteristiche generali dei vaccini

12 ................................................................................................. 81

12.1 Breve storia dei vaccini ............................................................................................................... 81

L'immunità

12.1.1 .......................................................................................................................... 81

12.1.2 La prima vaccinazione e le prime scoperte ......................................................................... 82

12.2 La composizione di un vaccino e i suoi requisiti fondamentali ................................................... 85

12.2.1 I requisiti: sicurezza, immunogenicità ed efficacia ............................................................. 86

12.2.2 Le componenti di un vaccino .............................................................................................. 88

I vaccini composti da microrganismi vivi attenuati

13 ......................................................................... 92

13.1 I vaccini antiTBC .......................................................................................................................... 92

13.1.1 La tubercolosi (Mycobacterium tuberculosis) .................................................................... 92

13.1.2 Il vaccino BCG ...................................................................................................................... 96

13.1.3 Nuovi vaccini in fase di sviluppo contro la TBC ................................................................... 98

13.2 I vaccini antipolio ...................................................................................................................... 102

13.2.1 La poliomielite (poliovirus) ............................................................................................... 102

13.2.2 Il vaccino antipolio di Sabin (OPV) .................................................................................... 103

I vaccini composti da microrganismi uccisi/inattivati

14 ................................................................... 105

14.1 Il vaccino antipolio di Salk (IPV) ................................................................................................ 105

14.2 Il vaccino antipertosse .............................................................................................................. 106

14.2.1 La pertosse (Bordetella pertussis)..................................................................................... 106

14.2.2 Il vaccino a base di bordetelle uccise ................................................................................ 108

I vaccini acellulari, o subunitari

15 ..................................................................................................... 109

15.1 Il vaccino acellulare antipertosse .............................................................................................. 109

L'inattivazione della tossina pertossica

15.1.1 ............................................................................ 110

15.2 Il vaccino antiepatite B .............................................................................................................. 113

L'EPATITE B HBV

15.2.1 .............................................................................................................. 113

15.2.2 I vaccini antiepatite B ........................................................................................................ 115

15.3 Il vaccino antitetanico ............................................................................................................... 115

15.3.1 Il tetano (Clostridium tetani)............................................................................................. 115

15.3.2 Composizione e azione del vaccino antitetanico .............................................................. 116

15.4 Il vaccino antidifterico ............................................................................................................... 117

15.4.1 La difterite (Corynebacterium diphtheriae) ...................................................................... 117

15.4.2 Composizione del vaccino antidifterico ............................................................................. 117

15.5 Il vaccino antipneumococco...................................................................................................... 118

15.5.1 Le infezioni da pneumococco (Streptococcus pneumoniae) ............................................ 118

15.5.2 I vaccini polisaccaridici antipneumococco ........................................................................ 119

15.5.3 I vaccini glicoconiugati ...................................................................................................... 120

15.5.4 Punti deboli dei vaccini glicoconiugati e sviluppi futuri dei vaccini antipneumococco .... 122

15.6 Il vaccino antimeningococco ..................................................................................................... 124

15.6.1 Le infezioni da meningococco (Neisseria meningitidis) .............................................