Patologia generale

SISTEMI DI KILLING

Dipendono dagli enzimi litici presenti a livello dei granuli

e dalla formazione di specie reattive dell'ossigeno/ossido nitrico

- ossigeno indipendenti ⇾ enzimi litici

defensine, TNFα, lisozima, elastasi, enzimi idrolitici, pH del

fagolisosoma, lattoferrina

- ossigeno dipendenti ⇾ specie reattive dell'ossigeno, causano danni alle membrane e

acidi nucleici del patogeno

Meccanismi ossigeno-indipendenti

I neutrofili e i monociti contengono granuli lisosomiali che contribuiscono all’uccisione microbica e, una volta rilasciati,

possono contribuire al danno tissutale

I neutrofili contengono due tipi di granuli:

- granuli specifici

contengono lisozima, collagenasi, gelatinasi, lattoferrina, attivatore del plasminogeno, istaminasi e fosfotasi alcalina

- granuli azzurrofili

contengono mieloperossidasi, lisozima, defensine, idrolasi acide e una grande varietà di proteasi neutre (elastasi,

catepsina G, collagenasi aspecifiche, collagenasi)

Entrambi i granuli possono fondersi con i vacuoli fagocitici che contengono il materiale ingerito

All’interno del fagolisosoma che viene acidificato da pompe protoniche legate alla membrana, le proteasi acide degradano i

batteri e i detriti cellulari

Le proteasi neutre sono in grado di degradare i vari componenti extracellulari come il collagene, la membrana basale, la

fibrina, l’elastina e la cartilagine ⇾ causando la distruzione dei tessuti associata ai processi infiammatori

Le proteasi neutre possono anche tagliare direttamente le proteine C3 e C5 del complemento, producendo anailotossine

A causa degli effetti distruttivi degli enzimi lisosomiali, l’infiltrazione leucocitaria inziale, se incontrollata, può

incrementare ulteriormente l’infiammazione causando il danneggiamento dei tessuti

le proteasi potenzialmente nocive sono controllate da un sistema di anti-proteasi presente nel siero e nei liquidi tissutali

Proteine cationiche: inattivano i batteri mediante il danneggiamento della parete cellulare

Lattoferrina: chela il ferro, il quale è essenziale per la crescita batterica

Acido lattico: rende acido il pH del fagolisosoma, non permette la crescita batterica

pH acido rende ottimale la funzionalità degli enzimi lisosomiali

Defensine: peptidi cationici ricchi di arginina, tossica per i batteri

Lisozima: idrolizza legame tra l’acido muramico e l’N-acetilglucosamina che si trova nel rivestimento glicopeptidico di tutti

i batteri

Meccanismi ossigeno dipendenti

L’uccisione dei microrganismi è compiuta anche dalle specie reattive dell’ossigeno ROS e dalle specie reattive dell’azoto

(derivate prevalentemente dall’ossido nitrico NO

Passaggio finale nell’eliminazione degli agenti infettivi e delle cellule necrotiche

Mieloperossidasi dipendenti o indipendenti

enzima rilasciato dai leucociti polimorfonucleati che promuove formazione specie reattive

Ha una funzione battericida che esplica utilizzando acqua ossigenata prodotta dai neutrofili stessi durante la fagocitosi e lo

ione cloro per formare acido ipocloroso HClO Le ROS sono prodotte dal rapido assemblaggio e dall’attivazione di

un’ossidasi composta da numerose subunità

⇾ NADPH ossidasi

ossida il NAPH riducendo l’ossigeno ad anione superossido

Nei neutrofili questa reazione ossidativa è innescata da segnali

attivatori e accompagna la fagocitosi è chiamata esplosione

respiratoria

La NADPH ossidasi è un complesso enzimatico costituito da almeno 7 proteine

nei neutrofili inattivi, i diversi componenti dell’enzima si trovano alcuni sulla membrana plasmatica e altri nel citoplasma

in risposta agli stimoli attivatori, le componenti proteiche citosoliche traslocano verso la membrana fagosomiale dove si

assemblano e formano il complesso enzimatico funzionale

Le ROS vengono prodotte all’interno del lisosoma e del fagolisosoma dove possono agire sui microrganismi ingeriti senza

danneggiare la cellula ospite

L’anione superossido viene poi convertito in perossido di idrogeno

⇾ il quale non è in grado di uccidere in modo efficiente i microrganismi

Tuttavia, i granuli azzurrofili dei neutrofili contengono l’enzima mieloperossidasi che è in grado di convertire il perossido

d’idrogeno in acido ipocloroso (in presenza di un alogenuro come lo ione cloro)

Quest’ultimo è un potente agente anti-microbico in grado di distruggere i microrganismi per alogenazione o ossidazione di

proteine e lipidi

H2O2 è convertito anche in radicale ossidrile, un altro potente agente distruttivo

Le ROS si legano e modificano i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici ⇾ distruzione microrganismo

Il siero, i liquidi tissutali e le cellule ospiti possiedono meccanismi anti-ossidanti che proteggono contro le ROS

potenzialmente nocive

Ossido nitrico

Anche NO, un gas solubile prodotto dall’arginina grazie all’azione dell’ossido nitrico sintetasi NOS, partecipa all’uccisione

microbica

Ci sono tre diverse forme di NOS che sono costitutivamente espresse a bassi livelli

⇾ produzione di NO che serve a mantenere il tono vascolare e a funzionare come neurotrasmettitore

iNOS, la forma coinvolta nell’eliminazione dei microrganismi (inducibile) è indotta quando i macrofagi e i neutrofili sono

attivati dalle citochine (interferone gamma) o dai residui microbici

Nei macrofagi, NO reagisce con il superossido e genera il radicale libero altamente reattivo perossinitrito

Questi radicali liberi dell’azoto attaccano e danneggiano i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici dei microrganismi

Topi knock-out privi o del NADPH ossidasi o dell’iNOS sono suscettibili solo moderatamente alle infezioni, mentre topi

primi di entrambi gli enzimi soccombono rapidamente alle infezioni

Mutazioni NADPH ossidasi può dare patologie conclamate, non avviene la risoluzione della risposta infiammatoria

(somministrati glucocorticoidi)

DIGESTIONE DEI PATOGENI

I microrganismi morti sono rapidamente degradati nel fagolisosoma in peptidi a basso peso molecolare

Avviene la morte dei leucociti polimorfonucleati con formazione di pus

I macrofagi eliminano i detriti cellulari mediante esocitosi e presentano le componenti antigeniche batteriche ai linfociti

MECCANISMI DI ESCAPE

A livello di diversi step, alcuni patogeni hanno messo a punto dei sistemi di escape

Riconoscimento: alcuni batteri sono in grado di mascherare strutture a

a livello delle membrane

Ingestione: blocco della formazione del fagosoma

Killing: blocco della formazione degli intermedi reattivi dell’ossigeno

Digestione: blocco della maturazione del fagolisosoma

Difetti nella fagocitosi

Malattia granulomatosa cronica

causata d una mutazione nel complesso dell’enzima NADPH ossidasi

la forma più comune è X-linked ⇾ componenti di membrana

autosomica recessiva ⇾ componenti citosolici

Elevata suscettibilità alle infezioni, particolarmente da parte di batteri intracelluari

Formazione di granulomi a causa dell’incapacità di uccidere i batteri mediante fagocitosi

Chédiak-Higashi syndrome

Malattia rara autosomica recessiva provocata da un difetto nello sviluppo del fagolisosoma

Mutazioni nel gene LYST che controllano i microtubuli e regolano la dimensione e il movimento dei lisosomi e i relativi

organelli

Sintomi: linfoadenopatia, epato-splenomegalia, ipoipigmentazione cutanea, albinismo

RICONOSCIMENTO DEI PATOGENI E DELLE CELLULE DANNEGGIATE

Livello della risposta immunitaria a cui avviene riconoscimento è quello dell’immunità innata

prima risposta che interviene, prima barriera che patogeno incontra

Una prima risposta è costituita dai tessuti barriera: pelle, mucose, flora intestinale

La seconda risposta costituita dalle cellule che fanno parte dell'immunità innata

infiammazione, complemento e sostanze anti-microbiche rilasciate

Queste sono le risposte che avvengono nelle prime ore dall'infezione, successivamente cellule dendritiche fanno da ponte

per immunità adattativa

Terza linea: linfociti T attivati, linfociti B attivati a plasmacellule che producono gli anticorpi

IMMUNITA' INNATA

Riconoscimento ed eliminazione del patogeno

Eliminazione cellule danneggiate e riparazione del tessuto

Stimolazione e orientamento immunità adattativa

Il sistema immunitario innato consiste di svariati tipi cellulari e molecole solubili presenti nei tessuti e nel sangue che

prevengono l’invasione e l’instaurazione delle infezioni da parte dei microbi

La risposta immunitaria innata offre una barriera difensiva precoce prima che si possano sviluppare delle risposte

immunitarie adattive

L’immunità innata assolve a tre funzioni essenziali:

- risposta iniziale nei confronti di microrganismi patogeni e previene, controlla o elimina le infezioni

risposte immunitarie innate nei confronti di microrganismi patogeni possono tenere sotto controllo l’infezione fino all’

attivazione del sistema immunitario adattativo che attua una risposta più potente e mirata

- eliminazione delle cellule danneggiate e avvio del processo di riparazione tissutale

meccanismi che riconoscono e rispondono alle molecole che sono prodotte, rilasciate o accumulate in cellule alterate,

danneggiate o uccise

- stimola e influenza la natura delle riposte adattative al fine di ottimizzare l’efficacia contro diversi tipi di microbi

invia anche segnali di pericolo che mettono il sistema immunitario adattativo in allerta

diversi componenti della risposta immunitaria innata possono reagire in modi diversi a microbi diversi (batteri e virus),

influenzando il tipo di risposta adattativa che si sviluppa

I due principali tipi di risposta dell’immunità innata responsabili della protezione nei confronti dei microbi sono

l’infiammazione e la difesa anti-virale

L’infiammazione è il processo attraverso il quale i leucociti in circolo e le proteine plasmatiche si accumulano nei siti di

infezione tissutale dove vengono attivati per uccidere ed eliminare i patogeni

costituisce anche la principale reazione che si instaura in presenza di cellule danneggiate o morte e nei casi di accumulo di

sostanze anomale nelle cellule e nei tessuti

La difesa anti-virale consiste nei cambiamenti cellulari atti a prevenire la replicazione virale e ad aumentare la

suscettibilità delle cellule infettate all’uccisione da parte dei linfociti, eliminando in tal modo i siti di replicazione virale

Componenti del sistema immunitario innato deputate al riconoscimento:

- barriere fisiche e chimiche ⇾ barriere epiteliali

- mediatori cellulari: fagociti (neutrofili e macrofagi), cellule NK, cellule dendritiche

- mediatori molecolari: recettori solubili, proteine del complemento, opsonine

L’immunità innata riconosce strutture molecolari che sono prodotte dai patogeni

Tali strutture sono spesso condivise da diverse classi di microbi, sono chiamate

prodotti m