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16.Immunologia dei trapiantiPer trapianto si intende il trasferimento di cellule,tessuti oppure organi da un individuo dettodonatore a uno detto ricevente.Il fallimento di tale trasferimento dettorigetto , stato dimostratoche questo causato da una risposta immunitaria specifica.

trapianto autologo : trapianto da un individuo allo stesso individuo(quindi cambiando solo la sede)singenico: tra due individui geneticamente identici.allogenico : tra due individui della stessa specie ma geneticamente differenti.xenogenico: tra individui di specie differenti.Le molecole riconosciute come estranee nel trapianto allogenico sono dettealloantigeni ,quelle inquelli xenogenicixenoantigeni.I linfociti e anticorpi che reagiscono contro tali molecole sono dettialloreattivi e xenoreattivi.Lo studio del rigetto ai trapianti ha portato a importanti scoperte sia per aiutare la riuscita di moltiinterventi che nella comprensione del funzionamento del sistema immunitario

16.1Risposta al trapianto allogenico.

16.1.1 Riconoscimento degli alloantigeni.

Le molecole MHC sono le responsabili della maggior parte delle reazioni di rigetto.Esse vengono presentate per il riconoscimento ai linfociti T in due modi differenti:-nel modo diretto:ovvero esposte sulle APC del donatore e riconosciute dai linfociti T del ricevente.-nel modo indiretto:ovvero vengono processate come normali proteine antigeniche dalle APC delricevente ed espresse dalle MHC del donatore come semplicissimi peptiti e riconosciute dai linfocitiT del ricevente.Riconoscimento diretto.

Il riconoscimento diretto il risultato della cross-reattivit dei linfociti T verso MHC allogenici.Ilrisultato che invece di riconoscere un complesso MHC self-antigene non self riconosce unMHCnon self- antigene self.Questo dovuto al fatto che durante lo sviluppo nel timo la selezione positiva e successivamente la negativa selezionano linfociti T capaci di legare le MHC self con bassa affinit ed eliminano quelle che le legano con affinit elevata o che non le legano.Tuttaviaquesto processo non garantisce l'eliminazione di linfociti T che possono legare MHC estranee(lechiameremo allogeniche).Si viene a creare un repertorio maturo con intrinseca bassa affinit per MHC self ma al contempo include linfociti T capaci di legare MHC allogenici con alta affinit.Abbiamo visto che i sistemi di tolleranza inattivano o eliminano i linfociti T che rispondono a MHCself legate a peptidi self. L'obbiettivo riconoscere MHC self con peptidi non self specifici..Essendo tale riconoscimento dovuto a interazioni allosteriche o tra singoli amminoacdi possibile che linfociti T riconoscano MHC allogenici legati a peptidi self scambiandoli per MHCself legati a peptidi estranei specifici. Questo perch o l'MHC allogenico da solo mima la strutturadi MHCself-antigene estraneo(in questo caso l'antigene serve solo da stabilizzatore),o l'interocomplesso MHC allogenico-antigene self ha complessivamente stessa struttura di MHC-self-antigene estraneo specifico. In questo caso vista l'enormit degli antigeni presentabili,una singolacellula allogenica,la qualche esprime circa 10^5 MHC potr esprimere 10^5 antigeni differenti equindi essere riconosciuta da 10^5 cloni differenti di linfociti T.

Riconoscimento indiretto

Le molecole MHC essendo comunque proteine possono venir processate ed espresse dalle APC delricevente come se si trattasse di semplicissimi antigeni microbici legati a MHC2.Per il fenomenodellacross-presentazione possono venire anche presentate da MHC1 ai CD8.In questo caso sono le

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multiple ovvero ogni contatto con cellule contenenti MHC diversi dai propri.Rigetto acuto: Il rigetto acuto un processo di danno sia vascolare che parenchimale mediato sia daanticorpi che da linfociti T e inizia dopo circa una settimana dal trapianto.In questo caso glianticorpi non sono preesistenti bens vengono sviluppati dalla risposta immunitaria umorale ed per questo che il tempo di risposta pi lento.Il quadro istologico caratterizzato danecrositransmurale e infiammazione acuta dei vasi del trapianto senza tuttavia il verificarsi di trombosicome nel caso del rigetto iperacuto.Sia linfociti CD4 che CD8 contribiscono al rigetto acuto:i CD8nella lisi delle cellule endoteliali e i CD4 nella infiammazione e e nelle reazioni DHT.Rigetto cronico e vasculopatia: i trapianti che sopravvivono pi di 6 mesi sviluppano unalentaocclusione arteriosa risultato di una proliferazione delle cellule muscolari lisce.Questemodificazioni prendono il nome divasculopatie del trapianto . Questa proliferazione dovuta auna serie di interazioni tra citochine e fattori di crescita prodotti macrofagi e cellule endotelialistimolati da linfociti T alloreattivi.Con il progredire della ischemia il parenchina viene sostituito datessuto fibroso ;questo processo fibrotico viene anche chiamatorigetto cronico.

16.3 Prevenzione e trattamento del rigetto da allotrapianto.Fisiologicamente se il ricevente di un trapianto ha un sistema immunitario funzionante il trapiantova in contro a qualche forma di rigetto.Alcune strategie usate nella pratica per prevenire tale rigettoconsistono nell'induzione di momentanee immunosoppressioni. Attualmente uno degli obbietti principali in trapiantologia quello di indurre uno stato di tolleranza specifiche senza bisogno diimmunosoppressioni.Prima abbiamo visto quali potevano essere le cause del rigetto,conoscendole dunque possibile attuare una forma di prevenzione per ridurre l'immunogenicit dell allotrapianto.

16.3.1 Ridurre l'immonogenicit.

Alcuni test vengono effettuati per verificare la compatibilit donatore-ricevente:-tipizzazione del gruppo sanguingo ABO. Questo test effettuato per prevenire l'insorgenza dirigetto iperacuto dato da IgM.-Tipizzazione tissutale:tipizzazione HLA: ridurre al minimo le differenze alleliche HLA espressedalle cellule del donatore e ricevente.Solo la tipizzazione HLA-A,B e DR sono importanti.-Screening per la presenza di anticorpi preformati: viene mischiato il siero del ricevente con quellodi diversi donatori e si valuta laPRA ,ovvero la percentuale di anticorpo reattivo che la percentuale di cellule del donatore contro le quali il paziente reagisce.-Crossmatching: il test sopracitato specifico tuttavia solo tra un donatore e il ricevente.La

negativit a tale test essenziale per il trapianto.

16.3.2Immunosoppressione

Il principio base su cui si basa questa tecnica quello di inibire o uccidere il linfociti Tmomentaneamente.-L'uso di farmaci immunosoppressori il metodo pi usato e tra i pi comuni sono da ricordareciclosporina e FK-506 entrambi importanti inibitori dellacalcineurina.La calcineurina essenziale per la trasmissione del segnale di IL-2 e altre citochine.Bloccando lacalcineurina si va a inibire attivazione e proliferazione dei linfociti T.-Altri inibitori della proliferazione vanno ad agire sumTor e la prima scoperta stata larapamicina .

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-Un altro metodo quelli di utilizzare tossine che uccidono i linfociti T in proliferazione e il primousato l'aziatropina ma vista la sua tossicit il pi comunemente usato ilMMF.-Sono stati creati anche anticorpi che uccidono o inibiscono i linfociti T ad esempioOKT3 si legaal CD3 oppure un'altro riconosce e blocca la subunit CD25.-Ultima via quella di bloccare le vie costimolatorie dei linfociti T ad esempio con CTLA-4

solubile o con bloccanti di CD28.In associazione ai farmaci T bloccanti sono regolarmente usati farmaci antinfiammatori tra cui i potenti sono icorticosteroidi, i quali agiscono bloccando la sintesi e la secrezione di citochinesoprattutto TNF e IL-1.Ovviamente l'immunosoppressione prolungata richiesta per una sopravvivenza a lungo termine d untrapianto aumenter molto la suscettibilit a infezioni virali e quindi a tumori virali.Per questaragione a soggetti trapiantati vengono somministrate terapie antivirali come profilassi.In soggettitrapiantati,i linfomi a cellule B e a cellule della cute sono i pi frequenti.

16.3.3 Induzione di tolleranza .L'induzione di tolleranza costituisce un enorme vantaggio rispetto all'immunosoppressione in quantodiminuisce la suscettibilit a infezioni e anche di evoluzione di rigetto cronico. Essa consistenell'induzione di anergia periferica e delezione di cellule T alloreattive.Sono in corso inoltre studi per la creazione di linfociti T regolatori specifici per gli alloantigeni del trapianto.

16.4 TrapiantiIl trapianto xenogeno rappresenterebbe un importantissimo serbatoio vista la scarsit di donatori ditrapianti. Tuttavia uno dei principali ostacoli per l'utilizzo di tali trapianti proviene dalla presentza dianticorpi naturali che mediano il rigetto iperacuto indirizzati verso determinanti carboidraticiespressi sulle cellule di specie non concordanti.Per l'uomo ad esempio un trapianto di organi discimpanz risulterebbe poco immunogenico tuttavia l'ostacolo qui rappresentato dalle grossediversit anatomiche.La miglior compatibilit anatomica si ha con il maiale che risulta cosil'animale prediletto per gli xenotrapianti.Nel caso di xenotrapianti si osserva lo stesso rigettoiperacuto che si osserva negli allotrapianti.Un particolare tipo di trapianto quello della trasfusione sanguigna.In questo caso bisogna fare particolarmente attenzione alla compatibilit ABO.Questi antigeni ABO sono presenti su tutte lecellule compresi i globuli rossi.Una trasfusione di sangue non compatibile provoca lisi dei globuli

rossi estranei che comporta comparsa direazioni trasfusionali che possono essere letali per il paziente.Un'esempio la presenza di emoglobina libera che causa grossi danni renali.Di particolare rilevanza infine il trapianto di midollo osseo in quanto l'unico che possa essereeffettuato in vivo.Esso consiste nel trapianto di cellule staminali pluripotenti attraverso inoculo dicellule raccolte per aspirazione dal midollo osseo.Questo trapianto particolarmente utile per correggere deficit del sistema ematopoietico oimmunitario;oppure per correggere deficit o anomalie ereditarie in enzimi o proteine.Prima di effettuare tale trapianto necessario sopprimere il pi possibile le difese immunitariedell'ospite.Di particolare rischio l'insorgenza del cosiddetto GVHD che consiste nella reazione deilinfociti T maturi contenuti nell'inoculo contro gli alloantigeni del paziente.Si presenta in quanto il paziente essendo immunocompromesso non in grado di rigettare tali cellule che dunque possonosvolgere questa azione di distruzione.Si pu assistere a unaGVHD acuta caratterizzata dalla mortedi cellule epiteliali epatiche ,di cute e del tratto gastrointestinale che pu essere letale;oppure diGVHD cronica in cui si ha fibrosi e atrofia di questi stessi organi senza apparente morte cellulare

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dell'immunit anti tumorale,oltre che un utile strumento per la lotta ai tumori mediante creazione dicloni CD8 specifici.Proteine cellulari espresse in modo anomalo.

Alcuni antigeni tumorali sono proteine normali,normalmente espresse a bassi livelli o addiritturanon espresse che in cellule tumorali sono invece espresse in modo anomalo.Ricordiamoci sempre

che non sono queste proteine a indurre il tumore o rappresentarne meccanismo effettivo,sono soloun risultato di mutazioni che hanno portato poi alla trasformazione tumorale e che vengonoutilizzate dal sistema immunitario come segnali di neoplasia.Dunque una di queste proteine normalmente espressa a bassi livelli latirosinasi. Cloni di linfocitiT ottenuti da pazienti con melanoma riconoscono peptidi derivati dalla tirosinasi.Il fatto che tali linfociti rispondano a un antigene self senza venire eliminato dalla selezionenegativa o esserne indotto tollerante dato dal fatto che tale antigene in condizioni fisiologiche espresso talmente poco e talmente poche cellule da non essere nemeno riconosciuta dal sistemaimmunitario e da non indurre tolleranza.Altre proteine espresse dalle cellule tumorali sono risultato di geni normamente silenti,che pernelle cellule tumorali vengono attivati senza comunque modificazioni della sequenza.Quindi sono proteine appartenenti al patrimonio di cellule normali.Antigeni prodotti da virus oncogeni.

I prodotti dei virus oncogeni si comportano da antigeni ed evocano risposte immunitarie.In quetsocaso molte delle proteine che fungono da antigene svolgono anche un ruolo cruciale nellaimmortalizzazione della cellula.Molti virus sono implicati nello sviluppo di una serie di tumorinell'uomo. Es Epstein -Bar o Papiloma virus.Le proteine antigeniche codificate dal Dna viralevengono processate e presentate da Mhc di classe1.L'immunosorveglianza agisce in questo casouccidendo le cellule infettate.

Epstein-Barr virus: virus che appartiene alla famiglia degli herpes virus e che infetta i linfociti Bcausandone una incontrollata replicazione. trasmesso tramite saliva ed ubiquitario nella popolazione mondiale.Esistono due tipi di inbfezione:litica e latente.La prima caratterizzata dallalisi della cellula infettata mentre la seconda no.Molti antigeni espressi dal Dna virale sono rilevatidal sistema immunitario.Vi sono 6 antigeni nucleari dettiEBNA ,due espressi sulla membrana dettiLMP ,e altri espressi all'interno della cellula dettiVCA. Alcuni di questi sono cruciali per laimmortalizzazione delle celulle colpite.L'infezione da EBV uno dei fattori eziologici nellosviluppo di tumori maligni come ad esempio illinfoma di Burkit. In soggetti giovani e sani sisviluppa la mononucleosi infettiva che poi rimrr latente per tutta la vita. Sono state stabilizzate invitro linee cellulari di CTL in grado di lisare cellule infettate da EBV.La mutazione alla base dellinfoma di Burkitt la traslocazione del geneMYC al locus per le Ig portandone a una produzione etrascrizione sregolata.Tuttavia in alcuni casi sufficiente la semplice trascrizione del genoma virale

senza ulteriori traslocazione per l'insorgenza del tumore. Ovviamente deficit immunitari comemalaria o HIV costituiscono un importante legame tra l'infezione da EBV e l'insorgenza di tumore.

Antigeni oncofetali.

Gli antigeni oncofetali sono proteine altamente espresse dalle cellule fetali in via di sviluppo assenti poi nei tessuti adulti.Si ritiene che i geni corrispondenti vengano repressi durante lo sviluppo madurante la trasformazione maligna vengano riattivati.Tali antigeni sono infatti espressi in celluleneoplastiche.C' da puntualizzare che essi sono anche normalmente presenti in alcuni tessuti adulti.I due antigeni meglio caratterizzati sonoCEA eAFP .CEA fa parte della famiglie delle Ig ed espressa sulla membtana cellulare in molti carcinomi di colon,pancreas,stomaco e mammella.AFP una proteina solubile normalmente non presente nel siero che invece presente in tumori epatici ogastrici.

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Antigeni costituiti da glicoproteine o glicolipidi alterati.

La maggior parte dei tumori esprime livelli elevati di glicoproteine o glicolipidi anomali.Questeforme alterate costituiscono importanti fattori neoplastici essendo essenziali per invasione emetastasi neoplastica.Anticorpi monoclali utilizzati in terapia ha come bersaglio proprio tali

antigeni.Tra i principali glicolipidi alterati vi sonoGM2,GD2,GD3. Tra le glicoproteine abbiamo lemucine alterate in cui le catene laterali sono modificate a casua della modificazione degli enzimiche le sintetizzano.Antigeni di differenziazione tissutale.

Molecole normalmente presenti sulle cellule di origine che permangono anche nelle celluledifferenziate.

17.2Risposta immunitaria

17.2.1Risposta innata

Cellule NK: sebbene il loro ruolo in vivo non sia stato ancora ben chiarito in vitro stato dimostratoche queste sono in grado di uccidere molti tipi di cellule tumorali,in particolare quelle cellule chenon presentano MHC 1 sulla loro superficie e quindi mancano del segnale inibitorio su NK.Inoltremolte cellule tumorali esprimono altri segnali attivatori delle NK comeMICA,MICB, eULB iquali vengono riconosciuti dal recettore attivatorioNKG2D espresso sulle NK.L'azione delle NK fortemente potenziata in presenza di citochine come IL-2 e IL-12.Macrofagi: in vitro i macrofagi sono in grado di uccidere numerose cellule tumorali nello stessomodo in cui uccidono i microrganismi patogeni.La loro attivazione mediata da IFN-.Essi producono inoltre TNF che abbiamo visto promuovere l'uccisione di cellule tumorali mediantetrombosi dei vasi che le irrorano.

17.2.2Risposta specifica.

Linfociti T: il principale meccanismo dell'immunit anti-tumorale l'uccisione delle cellule tumoralida parte dei linfociti T CD8 CTL.Questi uccidono le cellule potenzialmente dannose che esprimonoi peptidi mutati sulle MHC1.Poich la maggior parte delle cellule maligne sono cellulenormali,queste non esprimono le molecole costimolatorie necessarie all'attivazione dei linfociti Tquindi necessitano di molecole presentanti tali antigeni come le APC che svolgono la cosiddettacross-presentazione. Tale processo o la stimolazione dei CD4 sono indispensabili per l'attivazione,Linee di APC specifiche vengono coltivate in vitro a partire da soggettti affetti datumore per essere utilizzate come vaccini.I linfociti CD4 svolgono un ruolo soprattutto nella produzione di citochine quali TNF e IFN- che aumentano l'espressione di MHC1 e altre chemediano il corretto sviluppo dei CD8.

Anticorpi: Gli anticorpi possono uccidere le cellule maligne mediante attivazione del complementooppure tramite citotossicit cellulare attivando NK e macrofagi contenenti recettori per Fc.In vivo irisultati sono comunque ancora scarsi.

17.3Elusione delle risposte immunitarie.

Nei tumori maligni vi sono diversi meccanismi che consentono alle cellule tumorali di eludere lerisposte immunitarie(tumor escape).Viene a crearsi una pressione selettiva nei confronti di talicellule dettatumor editing ,la quale promuove lo sviluppo di varianti con ridotta immunogenicit.I

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meccanismi attuati per eludele l'immunit sono molteplici:-Gli antigeni tumorali possono indurre tolleranza immunologica o perch sono antigeni self giincontrati che hanno solo variato frequenza di espressione o perch tali cellule tumorali riescono a presentarli in forma tollerogenica.-I linfociti T regolatori ,i quali aumentano in caso di tumore,vanno a inibire l'attivit dei linfociti T

tumore-specifici.-Antigeni riconosciuti come tumore-specifici dai linfociti T ,in seguito a mutazioni avvenute nellenumerosissime mitosi ,cessano di essere espressi.Si pu inoltre assistere a diminuita espressione diMHC,microglobulina e componenti dell'apparato di presentazione dell'antigene.-Mancata espressione di molecole costimolatorie necessarie per attivazione di CD8 e CD4.Vengonoa essere indispensabili le APC che per spesso hanno capacit captative ridotte.-Cellule tumorali possono sopprimere le risposte tumore-specifiche ad esempio mediante secrezionedi TGF- che abbiamo visto inibire proliferazione e attivazione di macrofagi e linfociti.Alcunitumori esprmono inoltre il ligando Fas(FasL) che riconosce il dominio di morte Fas presente suilinfociti e ne induce l'apoptosi.

17.4Immunoterapia dei tumori Nella lotta contro i tumori attualmente le principali terapie utilizzate consistono nel blocco dellecellule in corso di divisione cellulare.Ovviamente tale processo non distingue cellule tumorali dacellule sane ed quindi particolarmente invasivo e dannoso.Un metodo molto pi specifico eefficace consiste nel riuscire a indirizzare le risposte immunitarie verso le cellule tumorali.Questo processo ottenuto mediante due principali principi:stimolare le risposte immunitarie dell'ospiteoppureimmunizzare l'ospite passivamente con anticorpi e linfociti T.

Prendiamo in considerazione la prima strada;andiamo a vedere i diversi processi che si possonointraprendere:-immunizzazione con cellule o antigeni tumorali: Per aiutare il lavoro dei linfociti T si possonosomministrare cellule tumorali uccise o antigeni tumorali quindi entrambi innocui a livello proliferativo per aumentare le risposte immunitarie.Ultimamente si procede anche allasomministrazione di APC coltivate in vitro con l'antigene tumore-specifico che rendono la presentazione ancor pi efficace.Altra tecnica innovativa la somministrazione divaccini aDna ,ovvero plasmidi contenenti Dna complementare a quello virale oncogeno che codifica quindi per gli stessi antigeni tumorali senza pero stimolare proliferazione e immortalizzazione.Tuttavia tali vaccini sono particolarmente utili nella prevenzione dei tumori, ma ancora spessoincapaci di stimolare una risposta immunitaria abbastanza potente da eradicare il tumore giaespanso.- potenziamento dell'immunit anti-tumorale con citochine e costimolanti: vista la difficolt diattivazione dei linfociti T durante il tumore si procede alla stimolazione dei linfociti tumore-specifici mediante fornitura di citochine sia per infusione diretta che indirettamente mediantetrasfettazione di geni codificanti citochine nelle cellule tumorali per indirizzare gli effetti delsistema immunitario.L'altro meccanismo quello di trasfettare i geni codificanti le molecolecostimolatorie mancanti ,necessarie all'attivazione dei linfociti T.Le citochine maggiormente utilizzate sono IL-2eIL-12(stimola CTL e NK),IFN-,TNF e soprattuttoGM-CSF.

-blocco dei circuiti inibitori: bloccando soprattutto CTLA-4 che normalmente inibisce le risposteimmunitarie,tuttavia si osservano spesso sviluppi di risposte autoimmuni poich CTLA-4 coinvolto nel mantenimento alla tolleranza al self

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-stimolazione aspecifica del sistema immunitario: somministrazione soprattutto topica di sostanzeinfiammatorie o agenti che funzionano come attivatori poloclonali dei linfociti. Molti batterisvolgono bene questo ruolo in particolare il bacilloBCG .Anche anticorpi verso CD3 sono in gradodi attivare ottimamente i linfociti T.

Il secondo meccanismo consiste nel somministrare direttamente linfociti T o anticorpi al pazienteattuando una cosiddettaimmunoterapia passiva.

-Terapia cellulare adottiva: trasferimento di leucociti tumore-specifici in pazienti affetti datumori.Le cellule trasferite vengono ottenute a partire da cellule del paziente principalmente provenienti da due fonti: leucociti circolanti dettiLAK coltivati ad alte concentrazioni di IL-2 ereimpiantati oppure leucociti provenienti dall'infiltrato infiammatorio dettiTIL.- Effetto Graft versus leukemia(GVF) :in pazienti affetti da leucemia vengono impiantati leucociti provenienti da un donatore che siano alloreattivi nei confronti delle molecole MHC del riceventequindi anche delle cellule tumorali.-Terapia con anticorpi tumore-specifici: Gli anticorpi monoclonali possono eliminare le celluletumorali con gli stessi meccanismi usati per eliminare i microrganismi,quindiopsonizzazione,attivazione del complemento,fagocitosi e inoltre possono anche lisare direttamentela cellula tumorale.Tuttavia essendo tali anticorpi derivati da ibridomi di topo spesso si assistevaalla formazione di anticorpi anti-anticorpo.Si superava tale problema con l'uso di anticorpiumanizzati.Gli anticorpi vengono spesso accoppiati a molecole tossiche o farmaci anti-tumorali per promuovere il rilascio specifico di questi in corrispondenza delle cellule tumorali. Tali complessi prendono il nome diImmunotossine .Queste iniettate per via sistemica vengono endocitate dallecellule tumorali e le tossine vengono liberate. Tuttavia affinch tale processo funzioni serve unaelevatissima specificit degli anticorpi e si rischia l'attacco delle tossine contro cellule normali.

Inoltre possono insorgere anticorpi anti-tossine che le eliminano prima dell'azione oppure chel'intera immunotossina venga fagocitata da fagociti presentanti il recettore Fc appropriato.Specifici anticorpi sono stati creati contro specificiidiotipi delle cellule B senza pero grandirisultati.Altri contro i fattoriVEGF che mediano la formazione di nuovi vasi che alimentino itumori.Paradossalmente il sistema immunitario oltre a rappresentare un importante sistema di lotta contro itumori ne rappresenta anche una importante fonte.Molti tumori nascono infatti a seguito di processiinfiammatori cronici ,angiogenesi e rimodellamento tissutale mediati proprio dall'immunit innata.