Immunologia base

I fattori intrinseci o estrinseci possono

indurre o la divisione simmetrica oppure

promuovere la divisione asimmetrica o far entrare la cellula staminale in uno

stato di intermediate term o short term stem cell che poi va ad indurre il

differenziamento verso progenitori ematopoietici. Ovviamente più ci

avviciniamo ai precursori meno abbiamo la capacità di auto-rinnovamento e di

rigenerazione del pool delle cellule. Quando arriviamo ai precursori ci

avviciniamo in maniera irreversibile verso istotipi di cellule ematopoietiche ben

precisi.

Per riassumere :

Si è analizzata la capacità di ripopolare tramite trapianti seriali. Se

 irradiando un topo facendo il trapianto si otteneva poi un sistema

ematopoietico in grado di ricostituire il sistema di un altro topo irradiato e

questo vuol dire che all’interno del pool di cellule utilizzato c’erano cellule

in grado di ripopolare a lungo termine con un grado di multipotenza

molto alto.

La capacità di ripopolare è associata con la capacità di rinnovarsi e di

 migrare in siti associati al midollo e di generare diversi tipi di cellule

Il saggio in vitro importante è stato quello delle unità formanti colonia

 e tutti questi saggi sono stati implementati con l’analisi

dell’espressione genica e del sequencing dell’RNA che ha permesso

di codificare quali sono i marcatori importanti per identificare le cellule

staminali in diverse condizioni e adesso tutto questo si sta studiando di

più per comprendere meglio le caratteristiche delle staminali

Nicchia della cellula staminale: rifornire nutrienti e un ambiente adeguato.

La cellula staminale che in una situazione omeostatica si rinnova e differenzia

verso una progenie matura nel midollo osseo perché ci sono degli stimoli

nell’ambiente particolare in cui si trova che regolano questa cosa. Non è

spontaneo il differenziamento. Nel midollo osseo esistono stimoli che regolano i

fattori di crescita fra cui ad esempio il C-GSF e stimolano anche piccoli

microambienti midollari. Questa regolazione è data da cellule che si trovano

nel midollo osseo come terminazioni del sistema nervoso simpatico che è

noto regolare molto la capacità della cellula staminale di rimanere nella

nicchia. Si sono anche scoperte cellule associate all’endotelio o macrofagi

nell’ambiente che stimolano le cellule associate all’endotelio o megacariociti

che hanno un ruolo nell’indirizzare verso il compartimento mieloide. 

l’ambiente midollare è un sistema che da supporto fisico e mantiene equilibrio

di segnali per la cellula di entrare in ciclo e in che tipo di ciclo entrare.

Es. Agli inizi del 2000 si è cominciato a caratterizzare quali sono i componenti

del midollo osseo che possono aiutare, ad esempio è stata identificata la

nicchia osteoblastica. La nicchia osteoblastica è considerata una nicchia in

cui la cellula staminale viene mantenuta quiescente. È associata all’ambiente

dove ci sono gli osteoblasti è l’ambiente in cui il midollo comincia ad

interfacciarsi con l’osso e si è visto che questo ambiente di osteoblasti è

associato in alcune situazioni con le cellule staminali. Sono state identificati le

CXCL12 abundant reticular cells che sono cellule fibroblasto-like che

esprimono alti livelli di CXCL12 quindi dei ligandi di CCR4. Anche a queste

cellule sono state associate delle cellule staminali. Ovviamente sono due

nicchie diverse: una è molto ipossica e l’altra è più vicina al sangue, quindi è

più ossigenata e si pensa che siano associate ad una condizione della cellula

staminale differente: una di quiescenza perché si ha ipossia quindi è un

ambiente che mantiene lo stato G0 mentre quella vascolare è associata ad

una short term stem cell cioè una cellula molto pronta ad entrare in ciclo.

Sono state fatte altre scoperte associate alle cellule che regolano questa

nicchia quindi macrofagi, cellule mesenchimali stromali e megacariociti.

I fattori che regolano il mantenimento della nicchia quiescente sono diversi o il

ligando del CCR4 o l’andropoietina 1 o la trombospondina che

mantengono la cellula in uno stato quiescente. Poi abbiamo le molecole di

adesione come VLA4 che è un’integrina che mantiene la cellula in questa

nicchia. Quando poi la cellula dormiente viene stimolata ad uscire dalla nicchia

si avvicina alla nicchia vascolare e da qui comincia a fare questa divisione

asimmetrica per generare progenitori multipotenti che poi danno origine ai

progenitori dei vari stipiti ematopoietici.

Una nicchia mantiene in uno stato quiescente perché mantiene la cellula da

una situazione di ossigenazione favorevole e poi ci sono altri fattori come la

trombopoietina che spingono la cellula a mantenersi in uno stato G0.

Sostanzialmente è il modo in cui questa cellula si trova in queste nicchie che ne

guida la capacità di rispondere. Oltretutto la citochina CXCL12 è una citochina

importante per l’homing nel midollo osseo della cellula staminale e quindi i

livelli di CXCL12 sono i più studiati in ematologia e nei trapianti per capire come

si può modulare il mantenimento della nicchia della cellula staminale.

La cellula staminale è continuamente soggetta a rilascio da questo stato delle

varie nicchie in cui si trova e entra in circolo per poi andare in altri ambienti

midollari, questo perché cambiano i livelli di CXCL12. Questa modulazione è

data dai fattori di crescita nell’ambiente.

Quando ci troviamo in condizioni omeostatiche i macrofagi spingono le cellule

endoteliali a produrre tanto CXCL12 che mantiene la cellula staminale associata

CXCL12 abundant reticular cells.

alle È stato proprio visto che il GCSF inibisce la

capacità dei macrofagi di attivare le cellule a produrre CXCL12 e quindi la

cellula staminale viene rilasciata o per entrare in circolo.

Interferoni

Gli interferoni sono citochine che svolgono il ruolo di

messaggeri, allarmando le cellule vicine di un

eventuale pericolo anti-virale.



Ci sono più sottofamiglie di interferoni:

IFN-I: famiglia molto ampia di citochine espresse da molte cellule, in

 cellule plasmacitoidi

particolar modo IFN-α, IFN-β sono prodotte dalle

dendritiche (pDC). I componenti della famiglia: IFN-α, IFN-β, IFN-k, IFN-

w, IFN-ε. Gli IFN-I hanno principalmente una funzione antivirale e

immunomodulatoria

IFN-II: espressione più ristretta (caratteristica distintiva di questo tipo

 IFN-ɣ.

di IFN) ed il rappresentante principale è Sono prodotte dalle cellule

NK Linfociti TH1;

del sistema immunitario ed in particolare dalle e dai

IFN-III: hanno espressione tissutale più ristretta, quindi localizzata e

 sono espresse principalmente da cellule di origine epiteliale. Il fatto di

avere un’espressione localizzata le rende meno inclini a dare risposte

antivirali esagerate; hanno un’azione più controllata. Il principale

IFN-λ,

rappresentante è la cui famiglia è abbastanza ampia.

i recettori : Pur avendo target diversi, queste tre classi di IFN si legano tutti a

recettori di tipo-II, recettori che trasducono il segnale tramite il pathway di JAK-

STAT.

A seguito del legame del ligando (IFN) al

tirosin-

recettore, si ha l’attivazione delle

kinasi (Tyk2) della catena intracellulare

del recettore, la quale recluta STAT

vicino al sito di fosforilazione STAT



fosforilato

viene da JAK. La fosforilazione

di STAT permette la sua “dimerizzazione”

e la conseguente entrata nel nucleo

dove andrà a indurre la trascrizione di

ISG (geni stimolati da interferoni).

Questa che abbiamo descritto è una visione generica di come viene

trasdotto il segnale. La trasduzione del segnale è diversa tra i vari

interferoni:

IFN di tipo I: a seguito del legame del ligando al recettore si attiva

 la TyK2 che richiama STAT, il quale viene fosforilato da JAK. In

questo caso, la fosforilazione di STAT porta all’eterodimerizzazione

IRF9.

di STAT1 e STAT2 i quali formano un complesso con Questo

complesso può entrare nel nucleo e attivare la trascrizione di geni

per la risposta antivirale.

IFN-III: Per gli interferoni della classe III avviene la stessa cosa.

 IFN-II: La trasduzione del segnale è diversa: la fosforilazione di

 omodimerico

STAT stimola la formazione di un complesso tra STAT1

e STAT1, il quale è in grado di entrare nel nucleo e stimolare non

esclusivamente anti-virale, ma pro- infiammatoria.

Abbiamo quindi delle catene diverse che costituiscono i recettori.

Le IFN-I legano recettori eterodimerici: IFN-αR1 + IFN-αR2.

 Le IFN-III legano recettori eterodimerici: IFN-λR1 + IL-10R2.

 IFN-ɣR1

Le IFN-II legano recettori tetramerici costituiti da 2 subunità di

 +IFN-ɣR2. cellule dendritiche

Questo tipo di citochine è prodotto prevalentemente da e

dendritiche plasmacitoidi (pDC). Le IFN hanno prevalentemente funzione anti-

virale a cui si associa la capacità di inibire la proliferazione cellulare. le



cellule che entrano in contatto con IFN sono indotte ad un’inibizione della

proliferazione cellulare. Se pensiamo in un contesto di infezione virale questo

da una parte si impedisce al virus di replicare, dall’altro impedisco alla cellula

di proliferare, quindi di essere un potenziale vettore di diffusione virale.

L’IFN ha poi attività immuno-modulatoria: da una parte modulano la

risposta immune innata, promuovendo la presentazione dell’Ag da parte

delle APC e di conseguenza, promuovendo l’attivazione dei linfociti T e dei

NK. Dall’altra regolano la risposta immune adattativa attraverso

l’attivazione dei Linfociti T che legano le cellule B, stimolano la loro

transizione a plasmacellule con successiva produzione di Ab.

Infine, queste IFN hanno anche la capacità di ridurre i pathway pro-

infiammatori, stimolando la diminuzione delle citochine infiammatorie.

Gli induttori della trascrizione delle IFN sono diversi componenti virali

(ds/ssRNA, ss/dsDNA) e DNA-tumorale. Inoltre, i TLR riconoscono le

componenti batteriche, esempio le sequenze CpG.

Applicazione Clinica: L’IFN-α agisce prevalentemente come anti-

HBV

virale e per questo è utilizzato per combattere le infezione da

HCV

e . Inoltre, è utilizzato anche per la sclerosi multipla, malattia

auto-immune. Viene poi utilizzato in terapie contro il cancro: IFN

inibisce la capacità del tumore di proliferare. Ha diversi effetti

collaterali a questa terapia.

Esempio: Risposta Infezione della cellula epiteliale, il virus è percepito

IFN-