Immunologia veterinaria

A.A. 2020/2021

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INDICE:

- Introduzione………………………………………………………………………………..pag 1

Antigeni e immunogeni………………………………………………………………..pag 1

- >Classificazione antigeni

>Antigeni sel e non self

>Immunogenicità

>Epitopo

>PAMP e DAMP

>Cross-reattività

- Difese immunitarie innate (non specifiche)……………………………..….pag 8

>Meccanismi di difesa

>Difese innate: _m.metabolici

_cellule (granulociti neutrofili-eosinofili-

basofili, mastociti, piastrine, monociti-

macrofagi, cellule dendritiche APC, cellule NK)

_molecole (lisozima, lattoferrina, interferoni,

sistema complemento)

Organi linfoidi e linfociti……………………………………………………..……….pag 17

- >Linfociti B e T

>Reticolo dei linfociti

>Cellule della memoria

Anticorpi……………………………………………………………………………..………pag 21

- >Allotipo-idiotipo

>Catene pesanti e leggere

>Classi di Anticorpi

>Meccanismi di azione

Immunità cellulo-mediata e citotossicità……………………………………..pag25

- >Complesso maggiore di istocompatibilità

>Attivazione CTL

>Linfociti T effettori e citotossicità

>CTL della memoria

>Altri tipi di citotossicità

>Attivazione e funzionalità TH

Immunità umorale e anticorpi……………………………………………………..pag 31

- >Attivazione linfociti B

>Selezione clonale

>Produzione di Ab (commutazione, ipermutazione, scelta della carriera)

>Memoria linfociti B

>Produzione Ab

>Risposta primaria vs secondaria

- Immunità locale (a livello di superifici)…………………………………….…..pag 34

- Immunità passiva, naturale e artificiale…………………………………..…..pag 42

- Invecchiamento e SI…………………………………………………………..………..pag 47

- Stress e SI…………………………………………………………………………..…….….pag 51

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SITEMA IMMUNITARIO:

Cosa fa? Garantisce protezione verso microrganismi patogeni (virus, batteri, funghi, protozoi, prioni, alghe), parassiti

metazoi (es. zecche, pidocchi, pulci, acari, tenia…), sorveglianza immunitaria antitumorale.

1. Difese costituzionali innate, non specifiche

2. Meccanismi difensivi di secondo intervento, adattativi, altamente specifici

Chi lo stimola? Gli antigeni e immunogeni

Com’è fatto?

1) Barriere fisico-chimiche= cute, mucose

2) immunità aspecifica – fattori umorali (lisozima, transferrine, citochine, complemento, interferoni) – infiammazione

(cellule e molecole ad attività difensiva nei luoghi di invasione microbica) – elementi cellulari (granulociti, mastociti,

cellule dendritiche, mastociti-macrofagi)

3) immunità specifica – organi linfoidi e linfociti – immunità umorale (linfociti B) – immunità cellula-mediata

4) immunità locale (a livello di superfici)

Quando inizia? Immunità passiva naturale (trasferimento passivo di anticorpi da madre a prole che avviene in

maniera diversa a seconda della specie) – immunità neonatale

Quando finisce? Immunità nell’animale anziano

Come si misura? Tecniche di immunodiagnostica – diagnostica sierologica

Come si potenzia? Vaccinazioni

Come sfuggono i patogeni?

Quando non funziona? Stress e sistema immunitario, ipersensibilità, autoimmunità

ANTIGENI E IMMUNOGENI

ANTIGENE→ sostanza in grado di legarsi al recettore di un linfocita B o T

IMMUNOGENO→ sostanza in grado di indurre una risposta immunitaria

In genere una molecola è contemporaneamente un antigene e un anticorpo quindi antigene=immunogeno

Classificazione antigeni:

- ETEROANTIGENI→ Ag estranei all’organismo e penetrati per una qualsiasi via (orale, intranasale,

intracongiuntivale, intramuscolare, endovenosa, sottocutanea, intraossea, intraperitoneale…). Ad

esempio, agenti infettivi e parassitari, sostanze ambientali (es. pollini), sostanza chimiche;

- ALLOANTIGENI→ Ag presenti su cellule o tessuti di un individuo innestati in un altro della stessa

specie animale. Ad esempio trapianto uomo-uomo;

- XENOANTIGENI→ Ag presenti su cellule o tessuti di un individuo innestati in un altro di un’altra

specie animale. Ad esempio, trapianto di una valvola suina in un uomo;

- AUTOANTIGENI (antigeni SELF)→ Ag presenti su cellule o tessuti di un individuo che, in determinate

circostanze, vengono anormalmente riconosciuti dal proprio sistema immunitario => malattie

autoimmuni;

Tutti gli altri prima (etero, allo e xeno) sono antigeni NON SELF

- APTENI→ molecole esclusivamente antigeniche => troppo piccole per stimolare una risposta

immunitaria. Possono legarsi a una proteina carrier, diventando visibili al sistema immunitario e

quindi diventano immunogeni 3

Antigeni self e non self:

➢ TOLLERANZA IMMUNITARIA (immunotolleranza):

- Prime fasi dell’ontogenesi (durante la vita fetale)→ SI immaturo e areattivo verso qualunque Ag

- Periodo della maturazione dei linfociti B e T→ “inventario” di tutti gli Ag presenti nei tessuti e

negli organi:

_Ag presenti e visti => SELF=> verso di loro il SI rimarrà in genere areattivo (tollerante) alla vita

_Ag che entrano dopo l’inventario => NON SELF => stimolazione di una risposta immunitaria

specifica

_tolleranza non solo verso le componenti self dell’organismo, ma anche verso qualunque Ag

esogeno presente al momento dell’inventario

ANTIGENI→ molecole estranee, chimicamente complesse e di notevoli dimensioni (in ordine):

proteine, glicoproteine, polisaccaridi, lipopolisaccaridi, nucleoproteine

L’immunogenicità dipende da:

1. DIMENSIONE→ maggiore dimensione=> maggiore immunogenicità

>1.000 D (1kD) => SI

<1.000 D => NO => apteni

2. STABILITÀ STRUTTURALE→ maggiore stabilità=> maggiore immunogenicità (più facile

riconoscimento da parte del SI)

-NO => gelatina => altamente flessibile senza forma fissa

-NO => microrganismi che mutano => disegno antigenico cambia di continuo => il SI rimane sempre

un passo indietro

3. COMPLESSITÀ STRUTTURALE→ maggiore dimensione=> maggiore immunogenicità

-SI=> proteine (+++), LPS lipopolisaccaridi, polisaccaridi

-NO=> amido, glicogeno=> struttura ripetitiva=> spesso degradati prima che il SI abbia il tempo di

riconoscerli

-NO=> lipidi=> ampia distribuzione, relativa semplicità, instabilità strutturale, rapido metabolismo

-NO=> acidi nucleici mammiferi=> relativa semplicità e flessibilità, rapida degradazione

-SI=> acidi nucleici microbi=> struttura molto diversa da quella degli acidi nucleici degli eucarioti

4. ESTRANEITÀ ALL’ORGANISMO→ maggiore estraneità => maggiore differenza con il self => maggiore

immunogenicità

Eccezioni= grandi polimeri organici => uniformità strutturale e inerzia => non possono essere

degradati e processati in una forma di stimolare il SI (es. nylon, protesi)

EPITOPO (determinante antigenico):

- stragrande maggioranza degli Ag => strutturalmente complessa => spesso numerose regioni

distinte => ognuna viene riconosciuta e interagisce singolarmente con il SI => epitopo

- Epitopo= Parte dell’Ag con cui reagisce il sito combinatorio di un Ab (immunità umorale) o il TCR

(recettore per Ag) di un linfocita T (immunità cellulo-mediata)

- Il numero di epitopi su un Ag è direttamente proporzionale alla dimensione dell’Ag: 1 epitopo ogni

5 kD di proteina. Ogni Ag ha sulla sua superficie una costellazione di epitopi diversi, riconosciuti da

altrettanti Ab e/o TCR diversi => risposta immunitaria completa.

➢ EPITOPI IMMUNODOMINANTI→ epitopi che maggiormente attivano il SI

➢ EPITOPI SEQUENZIALI (continui o lineari)→ legati a una specifica sequenza lineare

aminoacidica di una proteina→ 4

➢ EPITOPI CONFORMAZIONALI (discontinui)→ formati da aminoacidi lontani nella

sequenza primaria, ma contigui nella struttura terziaria (conformazione spaziale)→

epitopo sequenziale => anche conformazionale

Epitopo conformazionale=> non sempre sequenziale

-sensibile ai processi di denaturazione -> perdita del riconoscimento

PAMP E DAMP:

- SI innato=> si attiva quando l’organismo si accorge di essere sotto attacco => riconoscimento di

segnali di allarme generati da:

_microrganismi invasori→ segnali esogeni

→

_cellule morte o che stanno morendo segnali endogeni

- PAMP→ SEGNALI ESOGENI (Pathogen-Associated Molecular Pattern)

pattern molecolari patogeno-associati – molecole prodotte dagli invasori

- DAMP→ SEGNALI ENDOGENI (Damage -Associated Molecular Pattern)

pattern molecolari danno-associati - molecole rilasciate da cellule danneggiate, morte o morenti

- PAMP E DAMP=> riconosciuti da particolari recettori deputati al riconoscimento dei pattern=> PRR

(Pattern Recognition Receptors). Sono localizzati su diverse cellule sentinella presenti in tutto

l’organismo => avvio della risposta immunitaria innata.

PAMP:

I microganismi hanno diverse caratteristiche:

_crescono rapidamente

_sono molto diversi tra loro

_possono mutare e cambiare molte delle loro molecole di superficie molto rapidamente

SI innato non deve quindi cercare di riconoscere tutte le molecole microbiche possibili => lega e risponde

SOLO a molecole abbondanti ed essenziali: sono comuni a molti microrganismi diversi e sono assenti sui

normali tessuti animali.

PAMP→ pattern molecolari conservati

_non cambiano rapidamente (sono essenziali)

_sono condivisi da intere classi di microrganismi

PAMP- Antigeni batterici→

➢ PARETE CELLULARE= antigene O (Ohne hauch, senza pellicola)

- Gram-positivi=> acidi teicoici (matrice)

- Gram-negativi=> LPS

➢ CAPSULA= antigene K (Kapsel, capsula)

- polisaccaridi o proteine

➢ FLAGELLI= antigeni H (Hauch, pellicola)

- flagellina (proteina)

➢ FIMBRIE (o pili) e strutture PILO-SIMILI= antigene F (Frimbrie)

- adesine (proteine) 5

➢ DNA BATTERICO= struttura diversa dal DNA delle cellule eucariote. Interno => meno importante

➢ PORINE= proteine dei pori dei Gram-negativi

➢ HEAT SHOCK PROTEINS= prodotte da batteri stressati (stress ossidativo, calore, pH)

➢ ESOTOSSINE= proteine prodotte dai batteri e secrete all’esterno (es. tetano, botulismo, colera,

diferite)

PAMP – antigeni virali→

➢ CAPSIDE= capsomeri

➢ ENVELOPE= peplomeri (H e N)

DAMP:

processo infiammatorio => stimolato non solo da un’infezione microbica, ma anche da un trauma fisico e da

un danno cellulare.

PRR→ riconoscono non solo i PAMP, ma anche molecole cellulari => DAMP o «allarmine»

_rilasciate quando una cellula muore (intracellulari)

_prodotte quando il tessuto connettivo viene danneggiato (extracellulari)

_rilasciate da cellule sentinella (> macrofagi, cellule dendritiche, mastociti) presenti in numero

elevatissimo a livello di superfici corporee dove è più probabile l’aggressione microbica

Altri antigeni non microbici:

- CIBO→ contiene molte molecole estranee. In alcune situazioni=> stimolazione SI=> reazione

allergica

- POLVERE→ inalata durante la respirazione. Può contenere particelle antigeniche (es. polline)

- MOLECOLE PENETRATE ACCIDENTALMENTE→ es. morso serpente, puntura vespa

- MOLECOLE PENETRATE VOLONTARIAMENTE→ es. iniezioni farmaci, trapianto organo

- Ag DI GRUPPO SANGUIGNO→ glicoproteine presenti su globuli rossi

- Ag DI ISTOCOMPATIBILITÀ→ proteine, identiche tra loro, presenti su tutte le cellule di uno stesso

individuo => MHC (Major Histocompatibility Complex)

- Ag LINFOCITARI→ Ag classificati secondo il sistema CD (Cluster of Differentiation) => oltre 360 CD

diversi

_CD4= linfociti T helper

_CD8= linfociti T citotossici

CROSS-REATTIVITÀ:

• Due Ag con un epitopo comune o strutturalmente simile reagiscono entrambi con lo stesso Ab

• Esempio→ Ag di gruppo sanguigno

- sui globuli rossi=> glicoproteine (es., nell’uomo Ag A e B)

- su vari batteri (>flora microbica intestinale)=> glicoproteine identiche (catene laterali

polisaccaridiche della parete cellulare)

- Ag analoghi anche su piante, alimenti, protozoi ed elminti

- queste glicoproteine estranee identiche=> assorbite attraverso la parete intestinale=> torrente

circolatorio=> stimolazione di una risposta immunitaria che cross-reagisce con l’Ag di gruppo

sanguigno che il soggetto NON ha

• Uomo→ sistema AB0

-Ag (A e B) presenti da soli o in associazione sui globuli rossi oppure assenti (=> gruppo A, B, AB, 0)

°gruppi A => 47% della popolazione

°gruppo 0 => 41% della popolazione

°gruppo B => 8% della popolazione

°gruppo AB => 4% della popolazione 6

- altro Ag => fattore Rh (Ag D) presente o assente => Rh positivo (+) o Rh negativo (-)

°85% delle persone => Rh+

°15% delle persone => Rh-

- soggetto A+ => anticorpi anti-B

- soggetto B+ => anticorpi anti-A

- soggetto AB+ => NO anticorpi

- soggetto 0 => anticorpi anti-A e anti-B

- soggetto Rh+ => NO anticorpi

- soggetto Rh- => anticorpi anti-Rh

*Macacus resus (da qui viene il termine Rh)

dove è stato isolato la prima volta

In caso di gravidanza→ se madre Rh- primo figlio sarà Rh+ (grazie al padre Rh+): al momento del parto sangue

materno e del neonato si mischiano sensibilizzando la madre a produrre Ab anti Rh. Nel secondo figlio (se il padre è

sempre Rh+) gli Ab anti Rh possono raggiungere il feto (se sono tanti), vengono assorbiti, distruggono i globuli rossi e

quindi di bilirubina causando un feto itterico o con possibili disturbi neurologici; la situazione peggiora con

l’assunzione del colostro. Questa situazione si chiama MALATTIA Rh o ERITROBLASTOSI FETALE (quadro tipicamente

umano).

• →

In caso di incompatibilità di gruppo sanguigno reazioni trasfusionali

➢ →

soggetti AB RICEVENTI UNIVERSALI

Non hanno Ab e possono ricevere sangue di qualsiasi gruppo sanguigno (A, B, AB e 0)

➢ →

soggetti 0 DONATORI UNIVERSALI

- Non hanno Ag

- Hanno Ab verso entrambi gli Ag (A e B), ma questi vengono molto diluiti nel sangue del

ricevente

=> azione citotossica trascurabile

• Antigeni batterici

Brucella abortus assomiglia a Yersinia enterocolitica

→

- B. abortus responsabile della brucellosi bovina –

dal 1994 => oggetto di un piano nazionale

obbligatorio di eradicazione

→

- Y. enterocolitica relativamente meno importante

→

- diagnosi di brucellosi ricerca di Ab specifici antibrucella nel siero o nel latte di un animale

- se infetto da Y. enterocolitica => cross-reattività (solo alcuni ceppi) => risultato falso positivo per

brucellosi => pesanti conseguenze 7

DIFESE IMMUNITARIE INNATE (NON SPECIFICHE)

MECCANISMI DI DIFESA:

- Meccanismi di tipo anatomico e fisico-chimico→ _barriere epiteliali (cute e mucose)

_mezzi di “autopulizia”

_flora microbica

- Meccanismi di tipo aspecifico, innati→ _meccanismi metabolici (febbre)

_cellule

_molecole

- Meccanismi di tipo specifico, adattativi→ _linfociti B=> risposta umorale

_linfociti T=> risposta cellulo-mediata

DIFESE INNATE

➢ Se l’aggressore riesce a superare le prime barriere

- necessità di mettere in atto meccanismi molto rapidi

- devono essere già pronti a rispondere all’invasore

- il primo => infiammazione (flogosi)

_concentrazione di cellule e molecole ad attività difensiva nei siti di invasione microbica e di

danno tessutale

_attivazione di cellule «sentinella» : - professioniste (macrofagi, cellule dendritiche e mastociti) e

non professioniste (es., cellule epiteliali)

- disseminate ovunque, ma > a livello di superfici (cute e

mucose) dove è più probabile incontrare degli aggressori

➢ Meccanismi metabolici: febbre

➢ Cellule:

- granulociti neutrofili – eosinofili – basofili

- mastociti

- piastrine

- monociti-macrofagi, cellule dendritiche (APC)

- cellule natural killer

➢ Molecole:

- lisozima - lattoferrina

- interferoni

- sistema complemento

Difese innate – M. METABOLICI :

_molti microrganismi sono termosensibili

_molti effetti benefici sul SI=> °maggiore migrazione e chemiotassi dei neutrofili

°stimola maturazione delle cellule dendritiche

°favorisce la circolazione dei linfociti

°promuove secrezione di IL-2

°allunga la sopra