immunopatologia

STORIA

1796 Edward Jenner: i mungitori infettati dal vaiolo bovino erano protetti contro il vaiolo (smallpox). Usò quindi il

termine di vaccinazione (vaccino=bovino)

1878-80 Louis Pasteur: In questo periodo Pasteur dimostrò che una coltura di Pasteurella aviseptica (colera aviare)

lasciata a temperatura ambiente aveva perso il potere patogene. I polli vaccinati con questa coltura erano protetti se

poi saggiati con un ceppo patogeno. In onore di quanto pubblicato da Jenner 100 anni prima usò il termine

vaccinazione

1888 Richet e Hericourt: Siero terapia: il siero di animali immunizzati con ceppi di Staphylococcus conferivano una

parziale protezione alla successiva inoculazione con ceppi patogeni

1889 Pfeiffer “allievo di Kock”: Immunizzazione crociata con ceppi simili (Vibrio cholera e Vibrio metchnikovi)

conferiva protezioni specifiche senza cross reazioni

1882 Elia Metchnikoff: Nel 1882 a Messina, lo zoologo russo studiando le cellule mobili nelle larve di stella marina

scoprì le cellule fagiche (microfagi e macrofagi).

1882Se in una larva di stella marina viene infissa una spina di rosa, attorno a questa si accumulano cellule

infiammatorie, piccole (microfagi) e grandi (macrofagi)

1884Successivamente queste osservazioni sono state estese ai leucociti del coniglio e dell’uomo usando batteri

diversi

1875 Cohnheim e Arnold: dimostrarono l’importanza delle modificazioni vascolari nei processi infiammatori

1892 Elia Metchnikoff: Infiammazione come processo attivo mediato dalla penetrazione nei tessuti delle cellule

1890 Behring e Kisato: azione del siero sulle tossine

1894 Calmette: azione del siero sul veleno dei serpenti

1894 Pfeiffer e Isael (Pfeiffer phenomenon): Vibrio cholera inoculato nel peritoneo di una cavia iperimmune etto

(d

) perdono la mobilità, la possibilità di essere

del sangue o di una sua parte che abbia un alto contenuto di anticorpi

colorati e possono essere fagocitati. Possono essere lisati in assenza di cellule (azione del complemento)

NB: La protezione dell’ospite dipende da fenomeni cellulo-mediati o umorali ?

1898 Jules Bordet: La lisi dei globuli rossi è causata da una frazione resistente al calore "Sensitizer" e da una

termosensibile "Alexin" poi chiamata da Ehrlich "complemento" In questo esperimento gli anticorpi diretti contro i

globuli rossi furono chiamati "isoanticorpi" successivamente il termine usato per identificare la variabilità all’interno

della specie (1902 Landstainer A, B, O)

1902 Richet e Portier : studiando l’attività dei tentacoli di Actinia scoprirono il fenomeno dell’anafilassi (è una

reazione IgE-mediata acuta, potenzialmente letale, che si verifica in soggetti precedentemente sensibilizzati in occasione di

una riesposizione all'Ag sensibilizzante)

1903 Arthurs: Ha scoperto il fenomeno omonimo patologia di immunocomplessi: ponfo e poi necrosi nel punto di

iniezione del siero anti veleno di serpente

1905 von Pirquet: Scoperta della malattia da siero(Quadro morboso che si può manifestare in soggetti ai quali sia stato

iniettato del s. eterologo è una reazione di ipersensibilità che dipende dalla produzione, da parte del paziente, di anticorpi

contro le proteine contenute nel s. iniettato, e a ciò segue la formazione di complessi antigene-anticorpo che si depositano

a seguito di una seconda inoculazione di siero eterologo anti-

sulla parete dei vasi sanguigni causando una vasculite),

Streptococcus, patologia di immunocomplessi circolanti (Aggregato macromolecolare che si forma, in conseguenza di

una reazione immunitaria, dall’unione di un antigene con il corrispondente anticorpo specifico prodotto dall’organismo.

Gli immunocomplessi si possono formare nei tessuti ove la reazione ha avuto luogo, oppure anche in circolo in questo

secondo caso, quando essi sono solubili e di piccole dimensioni, vengono rapidamente eliminati dall’organismo attraverso i

reni se gli aggregati sono invece di notevoli dimensioni e poco solubili, essi vengono fagocitati dagli istiociti. In particolari

condizioni gli immunocomplessi possono persistere a lungo in circolo, venir trasportati in diverse sedi ove si depositano

(per es. nei glomeruli renali, o nelle pareti dei vasi sanguigni) e dove possono provocare danni anche gravi interagendo con

vari fattori cellulari o umorali (particolarmente attivando il sistema del complemento). Vengono considerate malattie da i.

la malattia da siero (che si può manifestare 8-12 giorni dopo l’iniezione di un siero immune, o anche dopo assunzione di

determinati farmaci in soggetti predisposti), diverse forme di vasculite, di glomerulonefrite, di artrite. Gli

immunocomplessi hanno la tendenza a precipitare non perchè sono grossi, ma per una caratteristica della struttura delle

immunoglobuline: la solubilità di queste è mediocre ed è dovuta alle cariche elettriche della parte di molecola che porta il

sito anticorpale. Se una immunoglobulina viene divisa in due frammenti, la parte opposta al sito anticorpale precipita

spontaneamente, da cui il nome di frammento Fc /frammento cristallizzabile). Quando l'anticorpo è legato all'antigene, le

cariche elettriche del sito anticorpale sono neutralizzate e la solubilità globale dell'insieme antigene-anticorpo diventa

precaria. A seconda delle condizioni locali della circolazione, gli immunocomplessi possono precipitare preferenzialmente

nei piccoli vasi capillari della pelle e di organi come i reni. Il sistema del complemento diventa allora deleterio, perchè

scatena fenomeni infiammatori, danneggia le cellule endoteliali e attira i polimorfonucleati neutrofili e le piastrine: si

osservano allora in tali casi stravaso capillare, formazione di micro trombi, necrosi tessutale locale e un vero e proprio

circolo vizioso di amplificazione e aggravamento delle lesioni. Le lesioni da immunocomplessi non sono dovute solamente

a quelli circolanti: infatti, gli immunocomplessi si possono formare localmente ove l'antigene sia presente in forte

concentrazione e, soprattutto, quando il soggetto possieda una grande quantità di anticorpi che si fissano sull'antigene

prima che questo si sia potuto diffondere, diluendosi. Questa situazione è esattamente l'inverso di quella che si verifica nel

caso degli immunocomplessi circolanti, in cui bisogna che il soggetto possieda solo una modesta quantità di anticorpi a

bassa affinità, cioè di cattiva qualità, per ragioni da attribuire sia all'antigene sia al terreno genetico che determina una

cattiva risposta anticorpale)

1906 von Pirquet : Introduzione del termine allergia

1910 William Henry Schultz : Scoperta della reazione di Schultz e Dale (IgE citotrope) preparazioni della muscolatura

liscia vascolare (vasi sanguigni polmonari ed epatici) e non vascolare (gastro-intestinali, dell'apparato respiratorio e

dell'apparato respiratorio) ottenute da animali specificamente sensibilizzati di numerose specie incluso l'uomo, vengono

poste in vitro a contatto con Ag- specifico (fenomeno Schultz-Dale). Questa tecnica immunofarmacologia è uno

strumento utile per dimostrare l'ipersensibilità di tipo immediato in tessuti sensibilizzati attivamente o passivamente e può

essere utilizzata per indagare la natura dei principali mediatori farmacologici coinvolti in un particolare tessuto nonché per

lo screening di farmaci anti-anafilattici (anti-allergico). Tuttavia, resta ancora molto da indagare sui complessi meccanismi

d'azione dell'antigene, desensibilizzazione e resensitizzazione (recupero) della reattività anafilattica.

1910 Ehrlich I fenomeni immunopatologici sono una risposta in eccesso della normale risposta immune e la

definizione di “Horror autotoxicus” (tolleranza)

1927 Lewis: Scoperta della triplice risposta di Lewis vd infiammazione patologia

1953 Roley e West: importanza dei mastociti e dei meccanismi del rilascio dei loro mediatori

1921 Prausnitz e Kuster Scoperta dell’anafilassi cutanea

1942 Felton Scoperta della «tolleranza» per inoculazione di una quantità molto piccola di antigene

1948 Fragaeus: le plasmacellule sono le cellule produttrici degli anticorpi

1955-57 Barnet e Jerne Scoperta della teoria della selezione clonale

1966 Claman et al. Cooperazione tra i linfociti T e B

1970 Scoperta dell’importanza dell’immunità cellulo-mediata

Teorie produzione di Abs

1896 Paul Ehrlich: Teoria della «Catene laterali>> La teoria è stata subito molto criticata,

ma la sua ipotesi dell’esistenza di specifici recettori su cellule immunocompetenti è stata

recentemente completamente vendicata, questa teoria anticipa diverse idee riprese solo a

metà degli anni Cinquanta del Novecento, tra cui l’ipotesi che gli anticorpi siano recettori

preesistenti sulle cellule che interagiscono sia con i nutrienti che con le tossine prodotte dai

parassiti, che fu fondamentale per la comprensione del sistema immunologico.

L’idea se di base era corretta errava nel suppore che gli anticorpi fossero protrusioni di

membrana in rapporto 1:1 (Ag-Ac) mentre il rapporto Ag-Ac 1.2 e gli anticorpi sono

proteine

1940 Linus Pauling Teoria del “Template”: le indagini frutto della ricerca su antigeni chimici: gli anticorpi fanno uno

stampo sugli antigeni che arrivano, per ora come teoria viene messa da parte.

1955 Burnett Teoria della selezione clonale: Ogni tipo di anticorpo agisce solo su un antigene specifico.

I biologi per molto tempo hanno pensato che l’antigene funzionasse come uno stampo intorno a cui la molecola di

anticorpo si plasmava per assumere una forma complementare: Teoria di F. Haurowitz anni ’30 e sostenuta da L.

Pauling fino al 1960, verso però la metà degli anni cinquanta si capisce che la struttura di una proteina dipende

soltanto dalla particolare sequenza degli aminoacidi che la compongono. F.Crick scoprì che nei sistemi biologici

l’informazione è trasmessa dal DNA all’RNA alle proteine. Le proteine antigeniche non possono definire nuove

proteine anticorpali. L’informazione per le strutture anticorpali deve essere codificata nei geni. Se sono i geni a

regolare la sintesi anticorpi, come possono esserci geni specifici per ognuno dei milioni di anticorpi che

l’organismo è in grado di fabbricare?

S. Tonegawa e Leder scoprono che la natura ha utilizzato la tecnica della ricombinazione genetica una proteina può

essere codificata da una molecola di DNA composta da alcuni minigeni che, combinandosi, danno origine al gene

completo. La disponibilità di piccoli gruppi di segmenti genici diversi e la possibilità di unirli al caso - a formare un

gene effettivo- consentono di produrre un enorme repertorio di specificità tutte diverse fra loto utilizzando un

piccolo numero di segmenti genici. Produzione di un enorme repertorio di recettori immunologici utilizzando una

piccola quantità di DNA riservato a questo scopo. Si arriva alla teoria della selezione clonare ( anni 50 Jerne, Burnet

e Tlmage hanno ideato questa teoria) i singoli linfociti B e T esprimono recettori di membrana specifici per antigeni

distinti. Ciascun linfocita esprime un’unica specificità recettoriale che è determinata prima che avvenga l’incontro

con l’antigene. Il legame di un antigene ad un recettore specifico, attiva la cellula a proliferare generando un clone di

cellule tutte con la stessa specificità immunologica della cellula parentale. Si ha la capacità di riconoscer antigeni

‘self’ senza indurre risposta immunitaria (tolleranza immunitaria). Nel 1955 N. Jerne capisce il processo di selezione

e non d’istruzione: i mammiferi possiedono la capacità innata di sintetizzare miliardi di anticorpi diversi e l’arrivo di

un antigene accelera soltanto la formazione dell’anticorpo che gli si adatta meglio. Nello sviluppo embrionale si ha

un periodo in cui maturano i linfociti B e T e viene fatto l’inventario di tutti gli antigeni presenti nei tessuti ed organi.

Questi antigeni vengono considerati Self cioè propri e il sistema immunitario non funzionerà verso questi e si dice

che rimarrà tollerante per tutta la vita. Tolleranza immunologica = non-risposta immunologica.

1980 Niels Jerne Teoria del network idiotipo-anti-idiotipo: durante la risposta immunitaria, si forma il cosiddetto

network idiotipico (o di Jerne, dal nome dell’immunologo danese che ne ha per primo ipotizzato l’esistenza). I linfociti B

che interagiscono con l’antigene si moltiplicano producendo grandi quantità di immunoglobuline con lo stesso idiotipo.

Durante una massiccia produzione anticorpale, il sito combinatorio dell’anticorpo può fungere, esso stesso, da antigene

verso un altro anticorpo, inducendo così altri anticorpi specifici (anticorpi anti-idiotipo). A sua volta, il sito combinatorio

di questi secondi anticorpi induce la produzione di anticorpi, e così via. Il processo si espande generando un vero e proprio

reticolo di anticorpi che si legano l’uno all’idiotipo dell’altro, in uno stato di generale equilibrio che rende il sistema

immunitario diversificato e pronto a nuove risposte difensive. Ogni successiva produzione di anticorpi risulta

progressivamente di intensità inferiore rispetto a quella che l’ha indotta. Questo reticolo di interazioni regola la produzione

di anticorpi e la sua caratterizzazione sta aprendo affascinanti possibilità di manipolazione della risposta immunitaria.

Alcuni degli anticorpi di seconda generazione, quelli che interagiscono con il sito combinatorio degli anticorpi che legano

l’antigene (e che pertanto vengono considerati come ‘specchio’ o ‘immagine interna dell’antigene’), in determinati casi

(come risulta da evidenze sperimentali e cliniche), possono venir utilizzati al posto del vero antigene; potendo interagire

con il sito combinatorio dell’immunoglobulina e dare un segnale simile a quello dato dall’antigene, essi sono in grado di

indurre la produzione di anticorpi reattivi verso l’antigene.

Dalla prima guerra mondiale fino alla fine degli anni Cinquanta, la ricerca in campo immunologico è dominata dalla

sperimentazione biochimica. Oggetto principale della ricerca è lo studio della reazione antigene-anticorpo, identificata

come la chiave fondamentale della risposta immunitaria. Stabilito che l'organismo è in grado di produrre anticorpi, ovvero

sostanze neutralizzanti batteri, tossine e altro materiale estraneo, collettivamente definiti antigeni, come è possibile che per

ogni antigene diverso venga prodotto un anticorpo specifico? Nel 1940, Linus Pauling, elaborò una risposta che sembrò la

soluzione definitiva al problema: gli anticorpi assumono la forma specifica richiesta dall'antigene, poiché la proteina

anticorpale, entrando in contatto con l'antigene, si modella sulla sua configurazione.. La teoria dello "stampo", non dava

risposta, però, a Perché gli anticorpi sono sempre in quantità superiori agli antigeni. Come è possibile cioè che le copie

siano superiori agli stampi? e Perché, se un antigene si presenta una seconda volta, come nel caso delle vaccinazioni, la

risposta è più rapida e massiccia?

Su questa critica, a metà degli anni cinquanta, si innestano le idee rivoluzionarie ed il contributo teorico formidabile del

danese Niels Kaj Jerne che avvia la nascita di una nuova branca medica indipendente, l'Immunologia Nasce il dogma

centrale dell'immunità

La selezione clonale e la teoria del network immunitario Niels Kaj Jerne, propose un cambiamento teorico radicale

basato su due rovesciamenti: anziché sull'antigene, concentrò l'attenzione sull'anticorpo; anziché pensare all'induzione di

una proprietà (l'antigene che "stampa" il suo anticorpo specifico), teorizzò la selezione di proprietà già esistenti. Ipotizzo la

preesistenza di anticorpi con diverse specificità, che venivano selezionati dall'antigene: in sostanza, non era la chiave a

produrre la propria serratura, come nella teoria dello "stampo", ma era la serratura giusta che incontrava casualmente la

propria chiave però anziché pensare agli anticorpi, occorreva pensare alle cellule che li producono. Ed è ciò che fece

quattro anni dopo, nel 1959 l'australiano Frank Macfarlane Burnet, proponendo la teoria della selezione clonale. Secondo

questa teoria, le cellule produttrici di anticorpi hanno recettori specifici e ogni cellula ne produce un solo tipo. Se un

antigene si adatta bene ad un recettore si lega ed induce la cellula a moltiplicarsi in una progenie di cellule tutte con la

medesima specificità (CLONE). La specificità sono i recettori che per Jerne erano gli anticorpi. Questo spiega perché gli

anticorpi sono in numero maggiore degli antigeni e perché una successiva stimolazione antigenica produce una risposta

rapida e potentissima.

Con Burnet si scopre una proprietà essenziale del sistema immunitario: la sua capacità di memoria. Il successivo passaggio

è sempre opera di Jerne che, nel 1974, propone uno schema organizzativo e di funzionamento generale del sistema

immunitario che fornisce la cornice teorica ai successivi, notevoli sviluppi. Per lo scienziato danese occorre ampliare lo

sguardo al sistema nel suo insieme. Da questo punto di vista due sono le caratteristiche centrali:

1. il suo modello di funzionamento a rete;

2. la complessità e la diffusione del sistema nella gran parte dei tessuti dell'organismo.

La teoria della selezione clonale risolve brillantemente il problema della produzione di anticorpi specifici senza ricorrere a

teorie di adattamento della proteina anticorpale all'antigene (teoria dello stampo) o ad altre teorie che presuppongono

meccanismi preesistenti complessi in grado di spiegare la variabilità adattativa della specificità anticorpale all'universo

antigenico: l'incontro antigene-anticorpo è casuale e prevede lo stimolo proliferativo del clone cellulare che risulti specifico

per l'antigene, fenomeno che spiega, fra l'altro, lo squilibrio quantitativo fra antigeni ed