Lezioni, Immunologia

IMMUNOLOGIA

Esistono meccanismi di difesa preesistenti all’esposizione di antigene microbici che fanno parte del sistema

dell’IMMUNITA’ INNATA (pelle, sistema del complemento, fagocitosi etc), e meccanismi di difesa indotti

dall’esposizione di antigeni estranei che fanno parte del sistema dell’IMMUNITA’ ACQUISITA (anticorpi,

linfociti etc).

L’immunità può essere:

1) UMORALE (mediata da anticorpi, cioè molecole circolanti che riconoscono l’antigene e lo

eliminano). Questa risposta è attivata dalle cellule B.

2) CELLULO-MEDIATA (mediata dai linfociti). È la risposta attivata dalle cellule T.

Le caratteristiche delle risposte immuni sono:

1) La SPECIFICITA’: vengono innescate risposte specifiche per ogni epitopo dell’antigene;

2) La DIVERSITA’: i linfociti hanno recettori diversi per l’antigene;

3) La MEMORIA: quando il SI (Sistema Immunitario) riconosce l’antigene, esso aumenta la capacità di

rispondere a quel particolare antigene. Questo permette che le risposte secondarie siano più rapide

(fig.1). Si parla quindi di una memoria immunologica: quando il linfocita lega l’antigene avviene una

proliferazione che porta alla formazione di cloni linfocitari che possiedono lo stesso recettore per

l’antigene del linfocita originario. Questo fa in modo che ogni esposizione successiva aumenti

enormemente il numero di cloni specifici per quel dato antigene. Esistono inoltre le cellule della

memoria (quei linfociti che hanno già risposto all’antigene che però sopravvivono anche dopo

l’eliminazione dell’antigene). Le cellule della memoria rispondono a concentrazioni di antigene più

basse rispetto alle cellule mai stimolate.

FIGURA 1

4) AUTO-LIMITAZIONE grazie all’azione dei linfociti e a meccanismi di feedback.

5) DISCRIMINAZIONE SELF-NON SELF (la tolleranza) senza la quale si presentano le malattie

autoimmuni.

1. SISTEMA DEL COMPLEMENTO

Il sistema del complemento, insieme agli anticorpi, rappresenta l’elemento essenziale dei meccanismi di

difesa umorale contro gli agenti infettivi. È costituito da una ventina di proteine circolanti e di membrana,

capaci di interagire reciprocamente con le membrane cellulari. L’attivazione a cascata delle sue proteine

solubili (chiamate “componenti”) è alla base di diverse attività biologiche, quali la lisi cellulare, batterica e

virale. Queste proteine si introducono nelle membrane degli agenti patogeni provocando su di esse la

formazione di pori che portano alla lisi. Durante l’attivazione del complemento si ha anche il reclutamento

di diverse cellule immunocompetenti, tra cui quelle fagocitarie.

L’attivazione avviene con un meccanismo a cascata: è un’attivazione sequenziale dei vari componenti che

circolano in forma inattiva. Esistono 3 vie: classica, alternativa (che portano entrambe alla proteolisi di C3) e

la via MBL. Tutte e 3 le vie possiedono un percorso comune finale che porta alla formazione del complesso

di attacco della membrana (MAC) il quale, legandosi alla membrana della cellula patogena, ne determina la

lisi osmotica.

Via classica:

- la sua attivazione dipende dalla interazione di 3 proteine del complemento (C1-C4-C2)

con il complesso antigene-anticorpo. La reazione comincia con il legame del C1 alle IgG (o IgM)

fissate ad un antigene multivalente. C1 è cosituita da C1q (che lega la porzione Fc delle IgG), C1r e

C1s che hanno invece azione enzimatica. Quando C1q lega le IgG, attica C1r che a sua volta attiva

C1s. C1s scinde enzimaticamente la seconda componente (C4) in C4a e C4b. La C4a rimane in

circolo, mentre la C4b lega la membrana del patogeno. C1s attiva anche C2 in 2 frazioni: C2a e C2b.

C2a va ad associarsi a C4b e a formare quindi il complesso C4b2a chiamato C3 CONVERTASI. La C3

convertasi taglia e attiva C3 in C3a e C3b la quale lega la membrana batterica con finalità

opsonizzanti.

Via alternativa:

- la sua attivazione porta alla formazione della C3 convertasi e quindi alla scissione di

C3 senza il contributo di anticorpi. Normalmente la scissione di C3 circolante si verifica

continuamente ad un ritmo lento, con la formazione di piccole quantità di C3b, il quale, se rimane

in circolo, viene rapidamente inattivato. Se invece C3b lega una superficie batterica, esso si associa

ad una proteina plasmatica: il FATTORE B. C3b, legando il fattore B, provoca la perdita del

frammento Bb di tale fattore grazie all’aiuto di una proteasi (il Fattore D). E’ il frammento Bb che

rimane legato alla C3b: questo complesso C3b-Bb rappresenta la C3 CONVERTASI di questa via. Tale

convertasi piuò scindere grandi quantità di C3 (solo se il complesso C3b-Bb viene a formarsi sulla

membrana batterica).

Via MBL:

- è la via della lectina legante il mannosio (MBL). La lectina va a legare residui di mannosio e

fucosio presenti sulla superficie cellulare di molti patogeni. MBL è una molecola a 6 teste che forma

un complesso con 2 zimogeni proteasici: MASP-1 e MASP-2 (omologhi di C1r e C1s). Quando MBL

lega la superficie patogena, si ha l’attivazione di MASP 1 e 2 che tagliano C4 e C2 con la formazione

della C3 convertasi (C2a4b).

L’attacco del complesso MAC (costituito da C5, C6, C7, C8 e C9) al patogeno provocherà poi la distruzione

osmotica della cellula batterica. La C3 convertasi scinde C3 in C3a e C3b e si lega al C3b a formare la C5

CONVERTASI. C5 convertasi innescano l’attivazione delle componenti finali del sistema del complemento

che inducono la formazione del MAC: C5 convertasi scinde C5 in C5a e B. C5b (e poi C6,7,8, e 9) lega la

membrana patogena inserendosi nello strato lipidico della parete cellulare. Il C9 polimerizza nel punto di

inserimento, formando dei pori nella membrana cellulare. Attraverso tali pori, l’acqua e ioni hanno libero

accesso nella cellula. Ciò porta ad un rigonfiamento della cellula batterica e, successivamente, alla lisi.

FIGURA 2

2. FASI DELLA RISPOSTA IMMUNITARIA

3 Fasi principali: di riconoscimento, di attivazione, fase effettrice.

FASE DI RICONOSCIMENTO

I linfociti maturi possiedono recettori in grado di riconscere l’antigene specifico. In particolare, i linfociti B

hanno gli anticorpi, mentre i linfociti T hanno recettori che riconoscono sequenze peptidiche antigeniche

presenti su altre cellule.

FASE DI ATTIVAZIONE

In questa fase i linfociti proliferano a formare cloni di linfociti antigene-specifici. Successivamente i linfociti

differenziano: i linfociti B diventano cellule in grado di produrre anticorpi (e gli anticorpi secreti riconoscono

antigeni solubili), i linfociti T diventano cellule in grado di attivare fagociti o cellule che lisano direttamente

quelle cellule che poducono antigeni estranei. L’attivazione dei linfociti richiede due tipi di segnali: uno dato

dall’antigene e uno dato dalle cellule T helper (Th).

FASE EFFETTRICE

I linfociti che operano in questa fase sono le cellule effettrici. Gli anticorpi attivano il sistema del

complemento e quindi provocano la lisi del microorganismo, mentre i linfociti T secernono citochine che

promuovono la funzione fagocitaria e stimolano la risposta infiammatoria.

Il processo infiammatorio si attiva anche in risposta a danni tissutali, in seguito ai quali i macrofagi

rilasciano mediatori vasoattivi e chemotattici che portano ad una vasodilatazione locale (aumenta il flusso

del sangue che irrora il tessuto e ne diminuisce la velocità, porta all’uscita di trasudato), ad un aumento

della permeabilità dei vasi stessi e alla migrazione ed extravasazione dei neutrofili nei tessuti.

3. CELLULE DEL SI

LINFOCITI piccoli linfociti

- : danno specificità alle risposte immuni. In questa classe ritroviamo i

(caratterizzati da un diametro di 8/10 micron, da un grande nucleo, pochi mitocondri, senza

linfociti B linfociti T

recettori di superficie per l’antigene), i (con anticorpi), i (la cui maturazione

termina nel timo, e si dividono in linfociti Th secernenti citochine utili al differenziamento di cellule

T, linfociti B e macrofagi, e possiedono CD4, e in linfociti citotossici che possiedono CD8 sulla

superficie e lisano le cellule esprimenti antigeni estranei). Vi ritroviamo in questa classe anche le

Natural Killer

cellule che possiedono granuli citoplasmatici. Le NK lisano le cellule estranee in

assenza della stimolazione da parte dell’antigene.

Queste cellule subiscono alterazioni morfologiche a seguito dell’attivazione:

I piccoli linfociti (allo stato G zero del ciclo cellulare) possono non incontrare l’antigene e quindi

degenerare oppure incontrare l’antigene e passare allo stadio G1 del ciclo cellulare e diventare

LINFOBLASTI (diametro 10/15 micron, nucleo più piccolo, possiede RNA). I linfoblasti passano alla

fase S del ciclo cellulare, si dividono e creano i cloni linfocitari in grado o di diventare linfociti della

memoria o di riconoscere lo stesso antigene. Le cellule con quest’ultima capacità sono le cellule

effettrici differenziate. Le cellule effettrici differenziate sono le cellule Th, le cellule B che diventano

alla fine PLASMACELLULE e le cellule citotossiche con i granuli litici citoplasmatici.

FAGOCITI MONONUCLEATI (MONOCITI E MACROFAGI)

- La funzione principale è la fagocitosi. Originano dal midollo osseo.

Il monocita è presente nel sangue, ha un diametro di 10/15 micron, citoplasma granulare

contenente lisosomi e un nucleo reniforme.

I macrofagi sono presenti invece nei tessuti e possiedono nomi diversi a seconda della loro

localizzazione (microglia, cellule di Kuppfer, osteoclasti etc.). Le funzioni principali dei macrogafi

sono:

1) Fagocitosi delle particelle estranee e la loro lisi.

2) Secernono sostanze (NO, ROS, enzimi) che usccidono i microbi.

3) Producono citochine che reclutano altre cellule infiammatorie (v. neutrofili) e secernono FGF

per la riparazione di tessuti danneggiati.

4) Attivano i linfociti T poiché sono cellule APC (presentano l’antigene): sulla loro superficie

espongono antigeni estranei in una forma riconoscibile dai linfociti T.

5) Contribuiscono all’eliminazione di antigeni estranei da parte delle risposte immunitarie umorali

tramite fagocitosi delle particelle opsonizzate.

CELLULE DENDRITICHE

- sono di due tipi: le cellule dendritiche INTERDIGITATE (presenti nei tessuti

interstiziali, nell’epidermide- cellule di Langerhans-) che presentano l’antigene ai linfociti Th CD4+,

e le CELLULE FOLLICOLARI DENDRITICHE (presenti nei centri germinativi dei follicoli linfatici e

splenici) che catturano il complesso antigene-anticorpo e lo espone sulla superficie per farli

riconoscere ai linfociti B.

GRANULOCITI:

- presentano granuli nel citoplasma, sono cellule infiammatorie ed