Riassunto esame di Immunologia

Riassunto esame di immunologia

Argomenti

• Introduzione
  • Leucociti
  • Tessuti linfoidi
• Risposta immune innata
  • Molecole coinvolte
  • Meccanismi
  • Risposta infiammatoria
• Risposta immune adattativa
  • Immunoglobuline
  • Recettori dei leucociti
  • Biosintesi delle Ig
  • Biosintesi dei TCR
  • Ruolo delle APC
  • Maturazione dei linfociti B
  • Maturazione dei linfociti T
  • Immunità mediata dai linfociti

Sistema immunitario

Immunità: resistenza dell’individuo alle malattie, in particolare quelle derivate da infezioni microbiche.

• Innata:
  • Immediata
  • Aspecifica
  • Non conferisce protezione immunitaria
• Adattativa:
  • Insorge dopo lunga esposizione ad un agente infettivo
  • Specifica
  • Conferisce protezione immunitaria

Antigene: qualsiasi molecola in grado di stimolare l’attivazione di un meccanismo della risposta immunitaria adattativa, è generalmente una porzione dell’intero patogeno.

Il sistema immune è costituito da cellule e molecole che mediano le risposte/funzioni immunitarie:

1. Riconoscimento immunologico
   • Svolto da granulociti e macrofagi per l’immunità innata
   • Svolto da linfociti per l’immunità adattativa
2. Eliminazione di patogeni portatori di antigeni
   • Mediata da anticorpi, molecole del complemento, linfociti citotossici e leucociti della risposta innata
3. Auto-regolazione
   • Impedisce risposte eccessive deleterie cause di malattie autoimmuni o allergie
4. Protezione immunitaria
   • Svolto dai componenti dell’immunità adattativa
   • Garantisce una protezione efficace contro antigeni noti al sistema

Fasi della risposta ad un agente infettivo

1. Immunità innata (da 0 a 4 ore)
   • Infezione
   • Riconoscimento da molecole effettrici non specifiche, ad ampio spettro e preformate
   • Eliminazione del patogeno
2. Risposta innata indotta (dalla 4^o ora alle 96^o ora)
   • Infezione
   • Reclutamento di cellule effettrici
   • Riconoscimento dei PAMPs, attivazione e infiammazione
   • Eliminazione del patogeno
3. Risposta adattativa (dopo le 96 ore)
   • Infezione
   • Trasporto dell’antigene agli organi linfoidi
   • Riconoscimento da naive T e B
   • Proliferazione e differenziamento delle cellule
   • Eliminazione del patogeno

Leucociti

Le cellule del sistema immune hanno origine nel midollo osseo da cellule staminali pluripotenti.

• Leucociti della linea mieloide
  • Monociti
    • Cellule circolanti nel sangue in grado di migrare nei tessuti dove differenziano in macrofagi (hanno un nome specifico in base al tessuto dove risiedono)
    • Fagociti
    • Antigen-presenting cells APC
    • Vita relativamente lunga
    • Svolgono funzioni sia nella risposta innata che in quella adattativa
      1. Rimozione cellule morte del corpo
      2. Induzione della risposta infiammatoria innata
      3. Produzione di citochine regolatorie
      4. Fagocitosi di microrganismi nella risposta innata
      5. Presentazione di antigeni per le cellule della risposta adattativa
      6. Eliminazione di patogeni attaccati dalla risposta adattativa
  • Granulociti neutrofili
    • Cellule circolanti nel sangue in grado di migrare nei tessuti in caso di infezione
    • Fagociti
    • Vita breve (fino a un giorno se circolanti, 2 giorni se nei tessuti)
    • Abbondanti
    • Citoplasma contenenti numerosi granuli
    • Svolgono funzioni nella risposta innata
      1. Fagocitosi
  • Granulociti eosinofili
    • Cellule circolanti nel sangue in grado di migrare nei tessuti in caso di infezione
    • Citoplasma contenenti numerosi granuli
    • Svolgono funzioni nella risposta innata
      1. Esocitosi dei granuli contenenti molecole che danneggiano le pareti cellulari
  • Granulociti basofili
    • Cellule circolanti nel sangue in grado di migrare nei tessuti in caso di infezione
    • Citoplasma contenenti numerosi granuli
    • Svolgono funzioni nella risposta innata
    • Mediano le reazioni allergiche
  • Mastociti
    • Cellule residenti nei tessuti
    • Citoplasma contenenti numerosi granuli
    • Mediano la risposta infiammatoria e le reazioni allergiche
      1. Sensibilità a patogeni
      2. Rilascio di molecole per la reazione infiammatoria
  • Cellule dendritiche
    • Cellule residenti nei tessuti
    • Principali APC
    • Fagociti
    • La captazione dei patogeni avviene tramite fagocitosi mediata da recettori e macropinocitosi costante e aspecifica
    • Convenzionali: fagocitano il patogeno e processano le sue molecole costituenti per generare e presentare antigeni che stimolano la risposta immunitaria adattativa mediata dai linfociti T
    • Plasmocitoidi: producono interferoni (citochine) antivirali
    • Mediano la risposta adattativa e la legano alla risposta innata
      1. Fagocitosi di patogeni
      2. Elaborazione antigene
      3. Presentazione antigene a linfociti T naive
      4. Secrezione di citochine
• Leucociti della linea linfoide
  • Linfociti NK
    • Cellule circolanti
    • Partecipano alla risposta innata
      1. Eliminazione di cellule infettate da virus
      2. Eliminazione di cellule tumorali
  • Linfociti B naive
    • Cellule circolanti
    • Partecipano alla risposta adattativa
    • Esprimono recettori BCR contro antigeni specifici
    • Sono attivati dopo il legame recettore-antigene in:
      1. Plasmacellule: producono e secernono Ig
      2. Cellule della memoria: protezione immunitaria
  • Linfociti T naive
    • Cellule circolanti
    • Partecipano alla risposta adattativa
    • Esprimono recettori TCR contro antigeni specifici
    • Sono attivati dopo il legame recettore-antigene in:
      1. Citotossici: eliminazione di cellule infettate
      2. Helper: produzione di citochine per l’arruolamento di linfociti B e macrofagi
      3. Regolatori: soppressione dell’attività dei linfociti
      4. Cellule della memoria: protezione immunitaria

Tessuti linfoidi

• Organi linfoidi centrali/primari: sono sede di maturazione dei linfociti
  • Midollo osseo
    • Sede della emopoiesi
    • Maturazione dei linfociti B naive
  • Timo
    • Maturazione dei linfociti T naive
• Organi linfoidi periferici/secondari: sono sede della prima esposizione dei linfociti agli antigeni (attivazione)
  • Linfonodi
  • Milza
  • MALTs

Risposta immune innata

La risposta immune innata è evolutivamente antica e costituisce la base del sistema immunitario.

Comprende:

• Difese fisiche/meccaniche
  • Strato corneo, mucoso
  • Lacrimeo movimento di cilia
  • Epiteli con giunzioni strette
• Difese chimiche
  • Acidi gastrici, bile e lipidi intestinali
    • Contrastano la proliferazione microbica
  • Mucine
    • Glicoproteine secrete nello strato mucoso dalle cellule epiteliali
    • Riducono l’adesione microbica facilitando l’espulsione tramite il battito ciliare
  • Enzimi anti-microbici
    • Lisozima
      • Enzima presente nella saliva e nelle lacrime
      • Glicosidasi che scinde il legame glicosidico tra acetilglucosamina e acido acetilmuramico del peptidoglicano costituente la parete cellulare batterica
      • È più efficace contro batteri gram-positivi poiché la parete cellulare è esposta
    • Fosfolipasi A2
      • Enzima presente nella saliva e nelle lacrime
      • Lipasi che idrolizza i fosfolipidi contribuendo alla degradazione della membrana plasmatica dei microrganismi
    • Pepsina
  • Peptidi anti-microbici: prodotti da cellule epiteliali e neutrofili
    • Defensine
      • Peptidi di 30-40 aa con domini carichi positivamente e un dominio idrofobico in grado di inserirsi nelle membrane cellulari di batteri, funghi e alcuni virus causandone la lisi
    • Catelicidine
      • Peptidi che legano i lipopolisaccaridi della membrana cellulare esterna dei batteri gram-negativi
    • Istamine
• Sistema del complemento
  • Circa 30 proteine prodotte dal fegato liberamente circolanti in forma inattiva nel plasma sanguigno
  • Sono attivate tramite proteolisi in seguito ad infezioni e svolgono diverse funzioni coinvolte nella risposta innata ed adattativa
• Difese biologiche
  • Granulociti
  • Monociti
  • Macrofagi
  • Cellule dendritiche
  • Microbiota
    • Batteri simbionti che popolano le superfici esterne (tegumento) ed interne (tubo digerente) dell’organismo
    • La loro presenza è di ostacolo alla proliferazione di altri microrganismi sia per la produzione di antibiotici sia per la produzione di metaboliti non compatibili (acido lattico)

La componente leucocitaria e il sistema del complemento hanno la capacità di rispondere immediatamente ad un vasto numero di agenti patogeni grazie al riconoscimento tramite i PRRs (pattern-recognition receptors) di un limitato numero di profili molecolari non-self estremamente diffusi in natura detti PAMPs (pathogen-associated molecular patterns).

PAMPs

• Oligosaccaridi
• Peptidoglicani costituenti la parete cellulare batterica
• Lipopolisaccaridi, LPS
• DNA non metilato (n.b. il DNA umano è metilato nella maggior parte dei residui CpG)
• Peptidi con fMet (tipicamente di origine batterica)

PRRs

I PRRs sono divisi in 4 gruppi:

1. Recettori solubili (e.g. MBL del sistema del complemento)
2. Recettori di membrana dei fagociti (e.g. Toll-like receptors TLR)
3. Recettori di membrana di segnalazione
4. Recettori citoplasmatici di segnalazione

I PRRs sono espressi da tutte le cellule partecipanti all'immunità innata e sono completamente determinati a livello genetico senza bisogno di processi maturativi/attivazione di tipo epigenetico.

Questa caratteristica garantisce rapidità di riconoscimento e di risposta ma:

• L’efficacia non è ottimale contro tutti i patogeni
• Non è in grado di adattarsi a eventuali risposte microbiche
• Ha una scarsa capacità di discriminazione tra self e non-self che può causare danni tissutali

Confronto tra recettori innati e adattativi

1. La specificità dei recettori innati è dovuta alla genetica ed è quindi ereditabile e variabile negli individui; la specificità dei recettori adattativi deriva da riarrangiamenti genetici durante la maturazione delle cellule immunitarie di diversi segmenti genici.
2. I recettori innati sono espressi da tutte le cellule di un certo tipo (e.g. i macrofagi); i recettori adattativi sono specifici per singole cellule della stessa linea clonale.
3. I recettori innati attivano risposte immediate; i recettori adattativi attivano risposte lente.
4. I recettori innati riconoscono un ampio spettro di molecole; i recettori adattativi sono estremamente specifici per un solo epitopo di una molecola.

Meccanismi della risposta immune innata

Un patogeno per poter provocare un’infezione deve prima superare le barriere fisiche dell’organismo.

• Le barriere fisiche sono particolarmente efficaci nel prevenire infezioni patogene.
• Il sito più probabile di inizio di una infezione sono le abrasioni della pelle o delle mucose.

La prima fase della risposta immune è immediata ed è il risultato dell’attività di molecole pre-esistenti:

• Gli enzimi anti-microbici attaccano la parete batterica (lisozima) e la membrana plasmatica (fosfolipasi A2)
• I peptidi anti-microbici danneggiano le membrane plasmatiche (defensine) o i LPS (catelicine)
• Attivazione del sistema del complemento

L’attivazione del sistema del complemento avviene in 3 fasi e prevede 3 diverse vie di attivazione tramite proteolisi limitata ad opera di proteasi che fanno parte del sistema stesso.

• Il sistema del complemento è attivato anche da cellule morenti dell’individuo facilitandone la loro rimozione.
• Le molecole del complemento attivate devono interagire con la superficie del patogeno altrimenti sono disattivate.
• Molte proteine del complemento agiscono da regolatrici per l’attività del sistema impedendo danni tissutali eccessivi.
• Alcune proteine del complemento sono PRRs che riconoscono PAMPs o anticorpi sui patogeni.

Le proteine inattive sono generalmente indicate con una lettera + un numero (es. C1). I prodotti delle reazioni proteolitiche di attivazione sono generalmente indicati dall’aggiunta di una lettera minuscola (es. C3a e C3b). La nomenclatura delle proteine del complemento resta comunque confusa e non-logica in quanto basata sull’ordine di scoperta delle proteine.

Fasi del sistema del complemento

1. Riconoscimento
   • Lectin pathway
     1. MBL (mannose-binding lectin, PRR) o ficoline riconoscono e legano residui di mannosio presenti sulla superficie esterna dei microrganismi
     2. Sono reclutate le proteine C4, C2 e MASP-2 che attivano la C3 convertasi
   • Classical pathway
     1. C1q riconosce e lega varie porzioni del patogeno o anticorpi sul patogeno
     2. Sono reclutate C1r, C1s, C2 e C4 che attivano C3 convertasi
   • Alternative pathway
     1. C3 subisce idrolisi spontanea indotta dalle molecole sulla superficie del patogeno che provoca l’attivazione della C3 convertasi
2. Attivazione di C3
   • Tutti i pathways di attivazione culminano con il reclutamento della C3 convertasi
   • La C3 convertasi proteolizza C3 che è scissa in:
     • C3a: molecola segnale
     • C3b (opsonina): lega le strutture sulla superficie del microrganismo
3. Fase effettrice
   • Reclutamento del complesso MAC del complemento
     • C3b legata a C3 convertasi costituiscono la C5 convertasi che idrolizza C5 in C5a (molecola segnale come C3a) e C5b
     • C5b comincia la cascata di eventi che attivano le membrane-attack complex (MAC) che creano pori sulla membrana del patogeno causandone la lisi
   • Reclutamento di fagociti al sito di infezione e promozione della risposta infiammatoria tramite C3a e C5a
   • C3b legato al microrganismo è riconosciuto da recettori di membrana dei fagociti facilitando la fagocitosi (opsonizzazione)

La prima fase della risposta immune innata consiste nell’attuazione di strategie che portano direttamente alla morte del patogeno e all’induzione di risposte successive mediate da cellule leucocitarie effettrici. Inoltre, la lisi dei patogeni causa la fuoriuscita di ulteriori PAMPs che amplificano la risposta immunitaria.

La seconda fase della risposta immune prevede l’azione dei leucociti adibiti alla risposta immunitaria innata. La seconda fase è indotta sia dalle molecole segnale del complemento sia dai PAMPs che:

• Mediano la reazione infiammatoria
• Reclutano i leucociti sul sito di infezione

La reazione infiammatoria è la risposta dei tessuti connettivi vascolarizzati al danno tissutale provocato da fonti esogene (ferite, infezioni) ed endogene (risposta immunitaria, necrosi). La reazione infiammatoria produce diversi effetti:

• Reclutamento dei leucociti
• Vasodilatazione
• Aumento permeabilità tissutale
• Aumento della temperatura
• Chemotassi dei leucociti