Riassunto dettagliato ed illustrato di Immunofarmacologia

Immunofarmacologia

Sistema immunitario

Il sistema immunitario è un sistema costituito da vari organi, tessuti e cellule la cui funzione è difendere l'organismo da agenti non-self (molecole organiche, inorganiche e agenti infettivi) e riconoscere le molecole self in modo da non attaccarle. Molto spesso il sistema immunitario da solo non è capace di risolvere il problema e si ricorre a farmaci di vario genere, eziologici (es. antibiotici) e sintomatici (es. anti-H1).

I siti principali di accesso di agenti estranei sono la mucosa respiratoria, la mucosa gastrointestinale e la cute (barriera fisica che se integra ci protegge da agenti infettivi, mentre se lesa o ustionata è un punto di ingresso di agenti patogeni). Il nostro sistema si attiva anche in seguito al contatto di agenti che non producono malattie (polvere o cibo), sono semplicemente non-self e la reattività di questi agenti verso l'organismo varia da persona a persona.

La maggior parte di queste cellule sono circolanti ma sono anche residenti in organi e tessuti. Tutte le cellule del sistema immunitario si generano nel midollo a partire da cellule staminali le quali si differenziano in due precursori principali (precursore mieloide e precursore linfoide). La linfa è un fluido presente nei vasi linfatici; la sua composizione è simile a quella dei liquidi tissutali, ma con una maggiore concentrazione di proteine derivante dal drenaggio intestinale ed epatico.

La maggior parte delle cellule della linfa (80-85%) è costituita da linfociti piccoli, mentre quelli medi e grandi, i monociti e i macrofagi sono relativamente rari. Possono essere presenti scarsi eritrociti e leucociti eosinofili. Nel sistema linfatico vengono convogliati tutti i liquidi extracellulari.

Cellule del sistema immunitario

Sulla cute, oltre alle cellule dendritiche (cellule di Langherans) e macrofagi residenti, dopo una ferita e dopo la successiva infiammazione causata da patogeni ci sono delle cellule residenti che sono "sensibili" per alcuni componenti non-self per esempio LPS della parete batterica che legati da recettori TRL (Tool like Receptor) che sono presenti sui macrofagi. In questo modo il macrofago "sente" la presenza dell'agente patogeno e si attiva. Nel caso il macrofago ce la fa da solo, lo fagocita; ma nel caso in cui questo meccanismo non è sufficiente per insufficienza di macrofagi, di co-stimoli, o per un'elevata carica batterica.

In questo caso il macrofago avverte altre cellule del sistema immunitario in modo da contribuire con meccanismi effettori diversi per eliminare questi agenti patogeni. Esso dal sito periferico cattura l'antigene, attraverso il sistema linfatico lo porta nel linfonodo prossimale, lo presenta alle APC, esse escono e raggiungono il sito di infezione. Talvolta dipende dalla localizzazione del focolaio di infezione. Le risposte immunitarie hanno inizio negli organi linfoidi periferici dove vengono concentrati tutti gli antigeni entrati nel nostro organismo tramite varie vie.

Organi linfoidi

• Organi linfoidi primari o generativi: Midollo osseo e Timo.
• Organi linfoidi secondari o periferici: Linfonodi e Milza.

Gli organi linfoidi primari o generativi sono i luoghi dove le cellule della linea bianca del sangue si generano e maturano. Il Midollo rappresenta la sede di generazione e maturazione dei Linfociti B, mentre il Timo rappresenta la sede di maturazione dei Linfociti T, ma non di generazione.

Gli organi linfoidi secondari o periferici ricevono gli antigeni provenienti dai vasi linfatici nel caso dei linfonodi. L'ingrossamento dei linfonodi è causato da un'infiammazione ed da una espansione clonale. Nella milza che riceve gli antigeni provenienti dal sangue, avviene anche il catabolismo dei globuli rossi.

I linfociti

I linfociti B diventando successivamente plasmacellule sono le cellule che producono anticorpi ma non è la loro unica funzione, essi sono anche APC insieme ad altri tipi di cellule. I linfociti T esistono in due forme: CD4+ (Helper) & CD8+ (Citotossiche). CD (Cluster di differenziazione) sono particolari molecole localizzate sulla superficie di queste cellule.

In base ai marcatori di superficie possiamo capire se ci troviamo di fronte a cellule T o a cellule B. Il linfocita T ha un marcatore differente dal linfocita B che è il CD3. Il CD3 è anche bersaglio di un farmaco (Muromonab, farmaco anti rigetto). Il CD4 e il CD8 ci fanno capire di quale popolazione stiamo parlando e questo è importante perché si attiva un tipo o un altro a seconda del tipo di antigene.

Entreranno in gioco altre popolazioni cellulari (APC) che attraverso le molecole del Complesso Maggiore di Istocompatibilità (MHC I & MHC II) presentano l'antigene.

Le cellule CD8+

Nel caso di un patogeno intracellulare obbligato, il virus produrrà molte proteine virali, la cellula infettata esporrà l'MHC I dopo legame con l'antigene virale (proteine virali processate) e richiamerà a sé un linfocita CD8+ che la ucciderà per il bene dell'organismo. Nel caso di una cellula tumorale, essa esporrà l'MHC I dopo il legame con proteine tumorali e richiamerà a sé un linfocita CD8+ che la ucciderà come nel caso precedente.

Le cellule CD4+

Le cellule di tipo Helper non sono capaci di uccidere direttamente la cellula, visto che si trovano ad interagire con le APC (Macrofagi, cellule dendritiche e Linfociti B). Esse inglobano l'antigene, lo processano e legano un peptide antigenico di questo agente patogeno ad un MHC II. L'MHC II viene riconosciuto solo dalle CD4+ che presentano SOLO l'antigene e fanno sì che la risposta anticorpale si specializzi, producendo citochine che potenziano l'attività di altre cellule (Macrofagi).

Se in un primo momento i Macrofagi non ce l'hanno fatta a fagocitare tutti i batteri presenti all'interno di una ferita, quando ho l'intervento dei linfociti T, producendo citochine, potenziano l'attività fagocitica dei Macrofagi e di altre cellule bianche del sangue, inducendo anche una migrazione sia nel sito d'infiammazione. La prima citochina che viene prodotta da un linfocita T attivato è l'IL-2 ricombinante (Fattore di crescita di tutti i linfociti), approvato solo in USA per il melanoma metastatico (Tumore molto aggressivo ma molto immunogenico).

I linfociti NK

I Linfociti NK sono cellule del sistema immunitario, particolarmente importanti nel riconoscimento e distruzione di cellule tumorali e infette da virus. Sono in grado inoltre di produrre citochine, come l'interferone gamma (che attiva i macrofagi), TNF, GM-CSF. Un'altra denominazione è quella di grandi linfociti granulari a causa delle dimensioni maggiori rispetto ai linfociti B e T e per la presenza di granuli preformati nel citoplasma, contenenti i mediatori della loro citotossicità.

Le NK non necessitano di attivazione, avendo un sistema di riconoscimento del target del tutto diverso e indipendente dal "riconoscimento dell'antigene" caratteristico degli altri linfociti (T e B) ed essendo prive dei complessi recettoriali TCR e BCR. Le NK infatti esplicano un'importante azione come prima difesa, tipica dell'immunità innata.

Le risposte immunitarie

Risposte immunitarie innate

La risposta immunitaria innata è già nel nostro sistema immunitario a prescindere dal tipo di antigene e di agente infettivo con cui veniamo a contatto.

• Barriere fisico-chimiche; Epiteli delle mucose; Produzione di sostanze antimicrobiche.
• Macrofagi residenti.
• Sistema del complemento, localizzato a livello ematico, che dopo tagli proteolitici viene attivato e rappresenta un sistema di protezione per tutti gli antigeni in circolo.

La risposta specifica si sviluppa specificamente per un determinato antigene con cui siamo venuti a contatto.

• Linfociti; Anticorpi.
• Anticorpi secreti (es. Latte materno).
• Anticorpi mucosali.

Le risposte immunitarie lezione II

La risposta immunitaria innata

Quando si parla di risposta innata, intendiamo un tipo di risposta che è immediata e aspecifica in quanto rappresenta la prima linea di difesa contro agenti patogeni che potrebbero causare un danno o una malattia. Alcuni meccanismi effettori dell’immunità innata possono essere utilizzati anche nel caso di una risposta immunitaria specifica, come succede per esempio con la fagocitosi e, inoltre, la risposta innata può attivare e stimolare i meccanismi della risposta specifica, come succede con le citochine (molecole prodotte durante una risposta innata) che sono in grado di “accendere” le cellule della risposta specifica. Questo è importante perché, nel momento in cui gli effettori della risposta innata non riescono ad eliminare da soli l’agente patogeno possono produrre dei segnali che reclutano le cellule della risposta specifica, i linfociti.

I componenti della risposta innata riconoscono l’agente estraneo interagendo con particolari strutture presenti soltanto sulle cellule degli agenti patogeni, chiamate PAMP (Patterns Molecolari Associati agli agenti Patogeni) e non su quelle di mammifero.

• LPS
• Acido tecoico

Le vie di ingresso principali per gli agenti patogeni sono innanzitutto le vie respiratorie, protette, per questo motivo, da diverse strutture come ad esempio le ciglia che sono in grado di catturare e respingere le sostanze estranee oppure la produzione di muco che intrappola i patogeni. Un altro sito di ingresso è la via gastrointestinale, protetta dalle secrezioni salivari o dall’acidità dello stomaco. A livello gastrico sono, poi, presenti macrofagi residenti e altre strutture come le cellule M o le IgA che sono le principali immunoglobuline prodotte a livello delle mucose e in quantità maggiore rispetto a tutte le altre (2-4 g/die).

Le IgA si ritrovano anche nel latte materno e quindi il neonato (avente un sistema immunitario incompleto e per questo da solo non è in grado di rispondere adeguatamente alle infezioni) allattato al seno dalla madre acquisterà i suoi anticorpi (immunità passiva) mentre durante la gravidanza le uniche immunoglobuline che oltrepassano la barriera placentare sono le IgG.

Ovviamente la barriera principale contro l’ingresso di agenti patogeni è rappresentata dalla cute integra e dal sudore che contiene numerose sostanze battericida senza contare che, a livello dell’epidermide, sono presenti numerose cellule (le cellule dendritiche o di Langerhans) la cui funzione è quella di catturare l’antigene e trasportarlo attraverso il circolo sanguigno fino al linfonodo più vicino dove lo presenta alle cellule T helper. Per questo motivo le cellule dendritiche sono anche definite APC (cellule presentanti l’antigene) e in questo modo da una semplice risposta immunitaria innata si passa ad una risposta di tipo specifico, ossia produzione di anticorpi. Questo è quello che succede, per esempio, con i vaccini dove l’introduzione di piccole quantità di antigene andrà a stimolare la produzione di cellule B della memoria che produrranno gli anticorpi contro quel determinato antigene. Quando il titolo anticorpale contro quel determinato antigene si abbassa bisogna stimolare di nuovo il sistema immunitario ed è proprio a questo che servono i richiami.

La vaccinazione

La vaccinazione attiva (patogeno non virulento che stimola la risposta immunitaria) e la vaccinazione passiva (vengono iniettati direttamente gli anticorpi contro un determinato antigene, ad es. l’antitetanica).

L'immunità

L'immunità attiva si sviluppa quando una persona viene esposta ad agenti patogeni vivi. L'immunità attiva artificiale si ottiene quando si somministra un vaccino. L'immunità passiva consegue all'introduzione nel corpo di anticorpi prodotti da altri organismi. L'immunità passiva naturale si sviluppa quando la madre trasmette gli anticorpi al feto direttamente o, anche, attraverso il latte. L'immunità passiva artificiale si sviluppa come risultato dell'introduzione di anticorpi che vengono prodotti da altri esseri umani o animali.

La fagocitosi

Uno dei meccanismi effettori più utilizzato da entrambe le risposte immunitarie è sicuramente la fagocitosi. Durante questo processo, il patogeno viene inglobato in una struttura che è il fagosoma e che a sua volta si fonde con un lisosoma formando un fagolisosoma, una vescicola ricca di enzimi e di sostanze antimicrobiche che elimineranno il patogeno. I fagociti riconoscono delle strutture particolari, le PAMP attraverso un tipo di riconoscimento definito recettore mediato. I fagociti presentano strutture molecolari particolari, i TLR (toll like receptor) che riconoscono specificamente i PAMP. Alcuni di questi recettori sono localizzati sulla membrana mentre altri sono intracellulari, per esempio il recettore del LPS è il TLR 4 oppure i TLR 9 e 7 riconoscono sequenze nucleotidiche particolari.

L’attivazione di questi recettori determina a sua volta l’attivazione di fattori di trascrizione coinvolti nei processi infiammatori, per esempio l’NfkB. Quando attivo, questo fattore permette la trascrizione di geni che presentano nella regione promoter sequenze consenso per l’NFkB, dette Kb. La fagocitosi può anche essere mediata da anticorpi, che dopo aver legato l’antigene formano un complesso, riconosciuto dai macrofagi attraverso la presenza di recettori per gli FC degli anticorpi e quindi ne stimolano la fagocitosi. Le cellule effettrici della risposta immunitaria innata sono i macrofagi, i neutrofili e le cellule NK, in grado di attivare i macrofagi perché producono diverse citochine tra cui l’INF gamma, un potente attivatore dei macrofagi.

Le NK sono fondamentali in caso di infezioni da patogeni intracellulari obbligati, tipo i virus. Queste componenti cellulari coinvolte nella difesa aspecifica vengono “aiutate” nel loro compito dalla presenza di vere e proprie barriere fisiche che prevengono l’entrata nel nostro organismo di patogeni come gli epiteli, la cute ecc. e da proteine circolanti come ad esempio il sistema del complemento.

Il sistema del complemento

Questo sistema si attiva per clivaggio a cascata ed è in grado di eliminare sostanze estranee in diversi modi: è capace di lisare direttamente i microbi (la citolisi dipende dal frammento C9 che forma il cosiddetto MAC, complesso di attivazione della membrana, ossia forma dei pori sulla membrana del patogeno che morirà per lisi osmotica), di attivare la risposta infiammatoria, sono sostanze chemiotattiche (C3a o C5a che reclutano ed attivano altre cellule nella zona del danno come per esempio i granulociti) oppure sono capaci di fagocitare i microbi e di accelerare il fenomeno della fagocitosi da parte di un macrofago attraverso l’opsonizzazione del patogeno (le molecole del complemento legano e circondano l’antigene) come fa il C3b.

Il complemento può attivarsi per via classica (mediata da anticorpi) e alternativa (riconoscimento diretto del microbo). Nella via classica, l’anticorpo viene riconosciuto da un fattore del complemento, il C1, mentre nell’altra vengono riconosciute porzioni specifiche dell’agente patogeno. A questo punto le due vie convergono nell’attivazione a cascata di tutti gli altri fattori. Abbiamo poi le citochine pro-infiammatorie tra cui il TNFalfa, IL-1, le chemochine, l’INF-α & INF-β importanti nella risposta ai virus (la cellula infettata dal virus produce questi interferoni che reagiranno su altre cellule infettate innescando una serie di segnali che portano alla sintesi di proteine antivirali).

L’INF γ è prodotto anche nella risposta immunitaria specifica e si somministra a pazienti con il Sarcoma di Kaposi ma anche in altre patologie. L’IL-12 è estremamente importante, prodotta dagli stessi macrofagi o dalle cellule APC attivate che è considerata il ponte tra la risposta innata e quella specifica. L’IL-10 e il TGF-β hanno azione opposta, cioè antiinfiammatoria e permettono il ritorno ad uno stato di omeostasi a seguito della riduzione della carica batterica.

La risposta immunitaria specifica o acquisita

È una risposta specializzata e diretta contro un determinato antigene. Durante la fase di riconoscimento l’antigene in questione viene riconosciuto da strutture molecolari specifiche che sono gli anticorpi, i TCR e le molecole MHC. Queste tre strutture sono simili fra di loro in quanto le prime sono delle immunoglobuline, le seconde sono costituite da tre catene di immunoglobuline e le terze sono costituite da molecole immunoglobuliniche.

Il TCR e le molecole MHC sono legate tra di loro perché i TCR sono in grado di riconoscere e legare un antigene solo se questo è stato già riconosciuto da un MHC mentre gli anticorpi possono legare da soli gli antigeni. Inoltre, gli anticorpi fanno parte della risposta umorale (perché sono rilasciati nel circolo ematico) mentre le cellule T e tutte le cellule che presentano molecole di MHC fanno parte della risposta immunitaria cellulo-mediata.

Un’altra differenza fondamentale sta nella natura dell’antigene riconosciuto perché il TCR riconosce solo antigeni di natura peptidica legati a molecole MHC mentre gli anticorpi legano macromolecole di qualsiasi natura (proteica, lipidica, polisaccaridica…).

Gli anticorpi

Le immunoglobuline vengono prodotte dai linfociti B e possono essere secrete (hanno una funzione effettrice) o legate alla membrana (funzione recettoriale). I linfociti T si attivano riconoscendo antigene legati ad APC attraverso i TCR mentre i linfociti B possono riconoscere l’antigene perché presentano dei recettori, i BCR costituiti sempre da immunoglobuline (IgD). Gli anticorpi hanno classicamente una forma ad Y, cioè due catene pesanti (dal C terminale all’N terminale) accoppiate tra di loro a partire dal terminale C attraverso due ponti solfuro. A livello della regione cerniera, le catene pesanti sono...