14 Meccanismi effettori dell’immunità umorale

L’immunità umorale è mediata dagli anticorpi di secrezione nel suo ruolo di difesa da microbi extra-cellulari e tossine microbiche. I tipi di organismi che vengono combattuti con questo tipo di difesasono batteri extracellulari, funghi e occasionalmente parassiti intracellulari obbligati nel momento diesposizione al di fuori della cellula.

14.1 Caratteristiche generali dell’immunità umorale

Le funzioni principali degli anticorpi sono la neutralizzazione e l’eliminazione di microbi infettivi etossine microbiche. Le caratteristiche principali di questi meccanismi sono:

1. Gli anticorpi sono prodotti dai linfociti B e dalle plasmacellule negli organi linfoidi e nel midollo,ma la loro azione si svolge a siti distanti da quelli di produzione. Gli anticorpi sono inoltre at-tivamente trasportati attraverso la placenta nella circolazione del feto in sviluppo. Per contrastonell’immunità cellulomediata i linfociti T non sono trasportati nelle secrezioni delle mucose e nonsono in grado di varcare la barriera placentare.

2. Gli anticorpi possono derivare sia da plasmacellule a lunga vita che a breve a seguito dell’atti-vazione di linfociti B naive o della memoria. La prima esposizione all’antigene porta all’attivazionedei linfociti B naive e alla loro differenziazione in plasmacellule o cellule della memoria. Una suc-cessiva esposizione porta all’attivazione delle cellule della memoria e a una più ampia e rapidarisposta anticorpale. Le plasmacellule derivate prima nelle risposte immunitarie di solito hannovita breve mentre quelle più tardive e con swtich dell’isotipo tendono a migrare nel midollo e apersistere per anni; in un individuo sano almeno la metà delle IgG circolanti sono dovute allaproduzione da parte di queste cellule a lunga vita midollari.

3. Molte delle funzioni effettrici degli anticorpi sono mediate dalle regioni costanti delle catene pe-santi; diverse catene possono avere diverse funzioni effettrici. Il sistema umorale è specializzatoin modo tale che diversi microbi o antigeni stimolino lo switch da parte dei linfociti verso il tipodi Ig migliore per combatterli. I principali stimoli allo switch sono le citochine derivate daglihelper insieme a CD40L; diversi tipi di microbi stimolano la differenziazione degli helper in diversisottogruppi, ad esempio TH1 o TH2, che producono citochine diverse e inducono switch diversi,esempi:

(a) I virus e molti batteri stimolano le risposte TH1 con produzione di IgG che legano fagociti,natural killer e attivano il complemento.

(b) I parassiti elmintici stimolano risposte TH2 con produzione di IgE che legano e attivano mas-tociti e basofili le cui citochine attivano gli eosinofili, particolarmente efficaci nell’eliminarequesti patogeni.

4. Anche se molte delle funzioni effettrici sono mediate dalle regioni costanti, tutte sono scatenatedal legame dell’antigene alle regioni variabili.

14.2 Neutralizzazione di microbi e tossine

Gli anticorpi contro microbi e tossine bloccano il legame di questi a recettori cellulari in modo da neu-tralizzarne l’infettività. Molti microbi entrano nella cellula ospite legando particolari molecole di super-ficie a proteine o lipidi di membrana; gli anticorpi che legano queste strutture microbiche interferisconocon la loro capacità di interagire con i recettori cellulari e possono dunque prevenire l’infezione a causadell’ingombro sterico. In alcuni casi bastano pochissime molecole di anticorpo per avere variazioniconformazionali nelle molecole del patogeno che interagiscono con la cellula: si può avere dunque uneffetto allosterico dovuto agli anticorpi. Molte tossine microbiche mediano inoltre i loro effetti patologi-ci sempre legando specifici recettori cellulari: gli anticorpi anti-tossine bloccano stericamente questeinterazioni e impediscono alla tossina di danneggiare l’ospite.

La neutralizzazione anticorpo mediata di microbi e tossine richiede solamente le regioni legantil’antigene dell’anticorpo, quindi può essere mediata da qualsiasi isotipo circolante o nelle secrezionimucosali. La maggior parte degli anticorpi neutralizzanti nel sangue è di tipo IgG, mentre nelle mucose

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la maggior parte è IgA. Gli anticorpi più efficaci nell’atto della neutralizzazione sono quelli a più altaaffinità, quelli cioè risultanti dal processo di maturazione.

14.3 Opsonizzazione anticorpo-mediata e fagocitosi

Le IgG ricoprono, cioè opsonizzano, i microbi e ne promuovono la fagocitosi legandosi ai recettori Fcdei fagociti. I fagociti mononucleati e i neutrofili ingeriscono i microbi come preludio all’uccisione edegradazione; queste cellule esprimono di loro una varietà di TLR che legano direttamente i microbi,anche in assenza di anticorpi, fornendo uno dei meccanismi dell’immunità innata. I microbi possonoessere opsonizzati anche dal prodotto di attivazione del complemento C3b e fagocitati grazie al recettoreper questa molecola presente sui leucociti. Il processo di copertura del microbo è detto opsonizzazionee le sostanze in grado di farlo, tra le quali gli anticorpi e le proteine del complemento, sono detteopsonine.

14.3.1 Fagociti e recettori Fc

Recettori Fc per diversi isotipi delle catene pesanti degli anticorpi sono espressi su molte popolazionileucocitarie; di questi recettori i più importanti nella fagocitosi delle particelle opsonizzate sono quelliper le catene pesanti delle IgG, detti recettori Fcγ. Esistono tre recettori Fcγ con diverse affinità per levarie sottoclassi di IgG. Il principale recettore Fcγ è detto FcγRI e lega fortemente nell’uomo sia IgG1che IgG3. FcγRI è composto da una catena alfa contenente la regione che lega Fc in associazione conun omodimero di una proteina segnalatrice detta catena FcRγ, omologa alla catena ζ del TCR.

Le sottoclassi di IgG che legano in modo più efficace i recettori sono le opsonine più efficienti perpromuovere la fagocitosi: IgG1 ed IgG3. FcγRI lega gli anticorpi legati agli antigeni in modo più efficacerispetto agli anticorpi liberi. Inoltre l’attivazione del recettore richiede che questo si raggruppi nel pianodella membrana, qualcosa che può succedere solo se l’attivazione è mediata da un antigene legatoad IgG. Il legame del recettore Fc sul fagocita con l’antigene opsonizzato porta alla fagocitosi dellaparticella e alla sua internalizzazione in un fagosoma che si porta a fondersi con il lisosoma generandoun fagolisosoma.

Il legame di particelle opsonizzate al recettore attiva i fagociti grazie al segnale trasdotto dalla catenaFcRγ; questa catena contiene dei domini ITAM sul suoi lato citoplasmatico. L’accumulo dei recet-tori dovuto all’antigene opsonizzato porta all’attivazione di una chinasi che fosforila il dominio ITAMcontribuendo al reclutamento e all’attivazione della tirosin chinasi Syk e la conseguente apertura divie di segnalazione. L’induzione del segnale del FcγRI fa scattare la produzione di diverse molecolemicrobicide.

1. Inizia la produzione dell’ossidasi fagocitica che catalizza la produzione di ROS citotossici per imicrobi fagocitati.

2. Inizia la secrezione di enzimi idrolitici e ROS all’esterno del fagocita in modo da poter uccideremicrobi extracellulari troppo grandi per la fagocitosi

L’espressione di FcγRI sui macrofagi è stimolata dall’interferon-γ. Gli isotipi anticorpali che megliolegano i recettori Fcγ sono prodotti dallo switching indotto dallo stesso inteferone, inoltre questo stimoladirettamente le attivita microbicide dei fagociti.

Il recettore FcγRIIB è un recettore inibitorio (→ 10.5) già visto nel contesto dei segnali inibitori peri linfociti B; si trova espresso in molte altre cellule immunitarie e presenta anch’esso un dominio ITIM.Nei fagociti la sua attivazione va ad attenuare la segnalazione da parte dei recettori attivanti tra i qualianche FcγRI. Un trattamento empirico ma utile per molte malattie autoimmuni è la somministrazioneintravenosa di IgG che inducono l’espressione nei fagociti di FcγRIIB e quindi la consegna di segnaliinibitori che mitigano l’infiammazione.

14.3.2 Citotossicità cellulomediata anticorpo dipendente

Le cellule NK e altri leucociti legano le cellule opsonizzate con i recettori Fc e le distruggono nel processodi citotossicità cellulo mediata anticorpo dipendente (ADCC). Le NK usano il loro recettore per Fc, cioèFcγRIII, per legare le cellule opsonizzate: questo è un recettore in grado di legare solo i complessi emai l’anticorpo monomerico. L’attivazione del recettore porta le NK a sintetizzare e secernere citochine

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quali l’interferon-γ oltre che a scaricare i contenuti dei loro granuli che mediano l’uccisione delle cellulebersaglio.

Eliminazione degli elminti anticorpo mediata I parassiti elmintici (vermi) sono troppo grossi peressere fagocitati e resistono ai prodotti microbicidi di neutrofili e macrofagi ma possono essere uccisida una proteina estremamente basica (detta proteina basica principale) contenuta nei granuli deglieosinofili. Le IgG e le IgA che ricoprono gli elminti possono legarsi ai recettori Fc degli eosinofili causan-done la degranulazione e il rilascio della proteina. In aggiunta le IgE riconoscono gli antigeni superficialidegli elminti e possono dar vita alla degranulazione locale dei mastociti le cui chemochine e citochinepossono attrarre gli eosinofli nella sede di infezione.

14.4 Il sistema del complemento

Il sistema del complemento è costituito da proteine sieriche e di membrana che interagiscono tra l’oroe con altre molecole immunitarie in modo regolato per generare prodotti la cui funzione è eliminare imicrobi; le proteine del complemento sono in generale proteine plasmatiche normalmente inattive. Leprincipali caratteristiche di questo sistema sono:

1. L’attivazione del complemento richiede la proteolisi sequenziale di vari enzimi per generare nuovicomplessi con attività proteolitica. Le proteine che acquisiscono attività catalitica a seguito diazione di una proteasi sono dette zimogeni.

2. I prodotti dell’attivazione del complemento sono covalentemente attaccati alle superfici dei microbio agli anticorpi a loro volta legati a microbi o ad antigeni. La piena attivazione e le funzionibiologiche del complemento sono limitate alle superfici microbiche o ai siti dove gli anticorpi leganogli antigeni e non capitano mai nel sangue.

3. L’attivazione del complemento è inibita da proteine regolatrici presenti normalmente sulle celluledell’ospite ma assenti su quelle microbiche. Queste proteine minimizzano i danni derivanti dalcomplemento all’host e allo stesso tempo permettono l’attivazione del sistema a danno dei microbi.

14.4.1 Vie di attivazione del complemento

Esistono tre vie di attivazione del complemento: quella classica mediata da certi isotipi di anticorpi,quella alternativa3 mediata direttamente dai microbi e quella della lectina attivata dall’riconoscimentodi residui di mannosio. Le vie di attivazione convergono nello spezzare la proteina più abbondantedel complemento, C3. La via alternativa e della lettina sono meccanismi effettori dell’immunità innatamentre quella classica è un componente fondamentale della risposta umorale adattativa.

L’evento centrale nell’attivazione del complemento è la proteolisi di C3 a generare prodotti biologi-camente attivi e il seguente legame covalente di uno di questi, C3b, alle superfici microbiche o all’an-ticorpo legato all’antigene. L’enzima C3 convertasi spezza C3 nei due frammenti C3a e C3b, mentrel’enzima C5 convertasi fa lo stesso con C5; i frammenti sono nominati “a” per il più piccolo e “b” per ilpiù grande.

C3b diviene covalentemente legato al microbo o all’anticorpo nella sede di attivazione del comple-mento. Tutte le funzioni biologiche del complemento dipendono dalla rottura proteolitica di C3. Le viedi attivazione differiscono nel modo in cui C3b viene prodotto, ma seguono una sequenza comune apartire dalla rottura di C5.

La via alternativa Questa via risulta nella proteolisi di C3 e nel legame stabile di C3b alle superficimicrobiche senza intervento di un anticorpo. La proteina C3 contiene un legame tioestere reattivo se-polto sotto un ampio dominio detto domino tioestere. Quando C3 viene spezzata, C3b subisce modificheconformazionali che espongono il legame tioestere. Normalmente nel plasma C3 viene continuamentespezzata a bassi regimi per generare C3b nel processo detto di “tickover”. Una piccola quantità di C3bpuò dunque legarsi alle superfici cellulari attraverso il legame tioestere che reagisce con gruppi am-minici o polisaccaridici di proteine o polisaccaridi. Se questi legami non si formano C3b rimane in fase

3Il nome alternativa deriva dal fatto che è stata scoperta dopo, ma è quella filogeneticamente più antica.

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fluida e il legame tioestere viene velocemente idrolizzato rendendo la proteina inattiva: l’attivazione delcomplemento non può procedere.

Quando C3b subisce le modifiche conformazionali espone anche un sito di legame per una proteinaplasmatica detta fattore B. Il fattore B legato viene a sua volta spezzato da una serina proteasi plasmat-ica detta fattore D: questo genera un frammento Ba e un frammento Bb che rimane attaccato a C3b. Ilcomplesso C3bBb è la C3 convertasi della via alternativa: spezza più molecole di C3 che generano C3bche rimane attaccato alla cellula e C3a che viene invece rilasciato.

Se il complesso C3bBb viene formato su cellule di mammifero viene rapidamente degradato grazie adiverse proteine; la mancanza di queste proteine sui microbi consente l’attivazione della convertasi. Inaggiunta un’altra proteina della via alternativa, la properdina, può legarsi e stabilizzare il complesso equesto è favorito sulle cellule microbiche: la properdina è l’unico regolatore positivo conosciuto per ilcomplemento.

Alcune delle molecole di C3b generate in questo modo si legano alla convertasi stessa con formazionedi un complesso che contiene un misto di una molecola di Bb e due di C3b: questo è la C5 convertasidella via alternativa che spezza C5 iniziando gli ultimi step del’attivazione del complemento.

La via classica La via classica è iniziata dal legame della proteina del complemento C1 ai domini CH2delle IgG o ai CH3 delle IgM che hanno legato un antigene. Nell’uomo le IgG più efficaci in questo ambotosono IgG1 ed IgG3. La proteina C1 è un complesso composto da C1q, C1r e C1s; C1q lega l’anticorpomentre le altre due subunità sono proteasi. La subunità C1q lega in modo specifico le regioni Fc dellecatene pesanti µ e di alcune γ. Ogni regione Fc della Ig ha un singolo sito di legame per C1q e ogniC1q deve legare almeno due catene pesanti per essere attivata: questo spiega perchè il complemento siattiva solo per anticopi legati ad antigeni e non per quelli liberi. La struttura pentamerica delle IgM puòlegare due molecole C1q alla volta e questa è una delle ragioni per cui questo anticorpo è più efficarenel legare il complemento rispetto ad IgG.

C1r e C1s sono serina proteasi. L’attivazione di C1q porta all’attivazione enzimatica di C1r che spez-za e attiva C1s. La forma attiva di C1s spezza la proteina successiva della cascata, C4, generando C4ae C4b. C4 è omologa a C3 e C4b ha un legame tioestere interno simile a C3b che è in grado di legarecomplessi antigene-anticorpo: questo garantisce che l’attivazione proceda solo in caso controllato. Laproteina successiva, C2, poi complessa con C4b legata alla cellula e viene spezzata da una molecolaC1s vicina in un frammento C2a solubile e uno C2b che rimane associato a C4b. Il complesso risul-tante C4b2b è la C3 convertasi della via classica. Il legame di questo complesso a C3 è mediato dalframmento C4b mentre la proteolisi è catalizzata da C2b. La rottura di C3 risulta nella rimozione delframmento C3a mentre C3b può formare legami covalenti con le superfici cellulari o con l’anticorpodove il complemento è stato attivato. Quando C3b è stato depositato questo può legare il fattore Be generare altra C3 convertasi lungo la via alternativa; l’effetto finale è l’amplificazione e centinaia omigliaia di C3b finiscono con il depositarsi.

Alcune delle molecole di C3b generate lungo la via classica si legano alla convertasi e formano ilcomplesso C4b2b3b che funziona da C5 convertasi classica.

Esiste una insolita via anticorpo indipendente della via classica nelle infezioni da pneumococco. Imacrofagi splenici marginali esprimono una lectina di superficie detta SIGN-R1 che lega polisaccaridipneumococcici e C1q; il legame del batterio o del polisaccaride alla lectina attiva la via classica epromuove la copertura del pneumococco con C3b.

La via della lectina La via della lectina è ativata in assenza di anticorpi dal legame di polisaccaridimicrobici a lectine circolanti, come la lectina plasmatica legante mannosio (MBL) o le ficoline. Questelectine solubili sono membri di una famiglia di collectine e strutturalmente somigliano a C1q. MBLlega il mannosio insieme a serina proteasi MBL associate (MASP) come MASP-1, MASP-2 e MASP-3.Queste proteasi formano complessi tetramerici simili a quelli formati da C1r e C1s e MASP-2 si porta aspezzare C4 e C2. Gli eventi seguenti sono identici a quelli della via classica.

Passi successivi dell’attivazione La C5 convertasi generate nelle varie vie da il via agli ultimi passidell’attivazione del complemento che culminano nella formazione del complesso di attacco alla mem-brana (MAC). La convertasi genera un frammento C5a che viene rilasciato e uno C5b che rimane at-taccato alle proteine del complemento depositate sulla superficie cellulare. Le rimanenti proteine dellacascate del complemento (C6, C7 e C8) sono strutturalmente correlate e non hanno attività enzimatica.

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C5b mantiene transientemente una conformazione in grado di legare C6 e C7. La componente C7 delrisultante complesso C5b,6,7 è idrofobica e si inserisce nel doppio strato fosfolipidico della membranadove diventa un recettore ad alta affinità per C8. C8 è un trimero composto da tre diverse catene, unadelle quali lega il complesso C5b,6,7 e forma un eterodimero con la seconda catena; la terza si inserisceinvece nel doppio strato fosfolipidico. Il complesso così creato, C5b-8 ha limitata capacità di lisare lecellule. La formazione del MAC è ottenuta dal legame di C9 al complesso. C9 è una proteina del sieroche polimerizza al sito dove è legato il complesso C5b-8 e forma pori nelle membrane plasmatiche;questi pori permettono il passaggio di acqua e ioni e quindi la rottura delle cellule sulle quali MAC èdepositato.

14.4.2 Recettori per proteine del complemento

Il recettore complemento di tipo 1 (CR1 o CD35), funziona principalmente per promuovere la fagocitosidelle particelle coperte da C3b o C4b. Questo recettore ad alta affinità per C3b e C4b è espressosoprattutto sulle cellule del sangue ma anche sulle cellule dendritiche follicolari. I fagociti usano questorecettore per fagocitare le particelle opsonizzate. Il legame ligando-recettore trasduce inoltre segnali cheattivano i meccanismi microbicidi del fagocita, soprattutto se anche il recettore Fcγ è simultaneamenteattivato. La funzione di CR1 negli eritrociti è invece di catturare gli immunocomplessi per consegnarlia milza e fegato dove vengono rimossi dai fagociti.

Il recettore complemento di tipo 2 (CR2 o CD21) stimola le risposte immunitarie umorali migliorandol’attivazione dei linfociti B e promuovendo la ritenzione dei complessi antigene-anticorpo nei centrigerminativi. CR2 si trova nei linfociti B e nelle cellule dendritiche follicolari. Il recettore lega i prodottidi degradazione di C3b, cioè C3d, C3dg e iC3b, che vengono generati dalla proteolisi mediata dal fattoreI. Nei linfociti il recettore è espresso come parte di un complesso trimolecolare che include anche CD9e TAPA-1; questo complesso consegna segnali al linfocita che ne migliorano la risposta all’antigene.Nell’uomo questo recettore è il bersaglio del virus di Epstein-Barr, causa della mononucleosi infettivacome anche di molti tumori maligni.

Il recettore complemento di tipo tre (Mac-1, CR3) è un integrina con funzione recettoriale per ilframmento iC3b. Mac-1 è espresso su neutrofili, fagociti e mastociti e sulle cellule NK. Il recettoreconsiste in una catena alfa legata non covalentemente ad una beta. Mac-1 sui neutrofili e sui monocitipromuove la fagocitosi dei microbi opsonizzati con iC3b, inoltre lega la molecola ICAM-1 promuovendol’adesione stabile dei leucociti all’endotelio anche senza attivazione del complemento: questo porta areclutamento leucocitario ai siti di infezione e danno tissutale.

Il recettore complemento di tipo quattro (CR4) è un’altra integrina con la stessa catena beta di Mac-1ma diversa catena alfa. Le funzioni sono simili a quelle di Mac-1.

Il recettore del complemento della famiglia delle immunoglobuline (CRIg) è espresso sui macrofagidel fegato, cioè sulle cellule del Kupffer. Si tratta di un recettore che lega i frammenti C3b e iC3b ed èfondamentale per la clearance dei batteri opsonizzati e di altri patogeni ematici.

SIGN-R1 è una lectina dei macrofagi marginali che riconosce polisaccaridi derivanti da preumococ-chi e lega anche C1q: è fondamentale nella clearance di questo tipo di batteri.

14.4.3 Regolazione dell’attivazione del complemento

La regolazione del complemento è mediata da parecchie proteine circolanti e di membrana di cui molteappartengono alla famiglia RCA (Regulators of Complement Activity) e sono codificate da geni omologhicollocati adiacenti nel genoma. La regolazione del complemento è necessaria per due motivi:

1. Il sistema si attiva spontaneamente in maniera blanda, ma se lasciato continuare potrebbe dan-neggiare cellule e tessuti normali.

2. Quando il sistema viene attivato opportunamente è necessario controllarlo perchè la degradazionedelle varie proteine potrebbe farle diffondere verso le cellule vicine e danneggiarle.

Molti meccanismi di controllo sono tesi a impedire la formazione o l’attività della C3 convertasi nelleprime fasi di attivazione, o analogamente della C5 convertasi o infine del MAC.

L’attività proteolitica di C1r e C1s è inibita da una proteina detta C1 inibitore (C1 INH), una serinaproteasi che mima i normali substrati di questi enzimi. Se C1q lega un anticorpo e comincia l’atti-vazione, C1 INH diventa bersaglio della attività enzimatica: l’inibitore viene spezzato e diviene legato

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covalentemente alle proteine del complemento, con il risultato che il complesso C1r2 − C1s2 si dissociada C1q e la via classica viene inibita.Una patologia autosomica dominante, l’edema angioneurotico ereditario, è dovuto a una carenza diC1 INH. Le manifestazioni cliniche comprendono accumuli intermittenti acuti di fluido nella cute enelle mucose che causano dolori addominali, vomito, diarrea e ostruzione delle vie aeree. In questipazienti i livelli plasmatici di C1 INH sono ridotti a meno del 30% del normale: l’attivazione di C1 nonè controllata e nemmeno il complemento in generale.L’assemblaggio delle C3 e C5 convertasi è inibito da proteine regolatrici che legano C3b e C4b

sulle superfici cellulari. Se C3b si lega alla superficie di una cellula normale di mammifero vienelegato da parecchie proteine, tra cui MCP (Membrane Cofactor Protein), il recettore complemento tipo1 (CR1), DAF (Decay Accelerating Factor) e fattore H. C4b in maniera simile viene legato da DAF, CR1,da C4BP (C4 Bingind Protein). Tutte queste proteine inibiscono per via competitiva il legame deglialtri componenti del complesso convertasi, bloccando ulteriori progressi nella cascata di attivazione.Ovviamente queste proteine sono espresse nelle cellule di mammifero ma non in quelle batteriche.DAF è una proteina di membrana legata a lipidi espressa su cellule endoteliali ed eritrociti. La carenzadell’enzime richiesto a formare i legami proteina-lipide porta al fallimento nella sua espressione ed è allabase della patologia detta emoglobinuria parossistica notturna. La patologia è caratterizzata da episodiricorrenti di emolisi intravascolare, almeno in parte legati all’attivazione incontrollata del complementoa danno dei globuli rossi: si ha così anemia emolitica cronica e trombosi venosa.C3b associato alle cellule viene degradato per via proteolitica dal fattore I, una serina proteasi plas-

matica attiva solo in presenza di altre proteine regolatrici. MCP, il fattore H, C4BP e CR1 sono tutticofattori per la degradazione mediata da fattore I di C3b e C4b. L’azione di questo fattore producei frammenti C3b, C3dg e iC3b che non attivano il complemento ma sono comunque riconosciuti dairecettori su fagociti e linfociti B.

La formazione del MAC è inibita dalla proteina CD59 che funziona incorporando in se stessa il MACin fase di assemblaggio subito dopo l’inserzione del complesso C5b-8, in pratica inibisce l’aggiunta diC9. L’assemblaggio di MAC è inibito inoltre da proteine plasmatiche quali la proteina S che lega ilcomplesso C5b,6,7 impedendone l’inserimento nella membrana.

14.4.4 Funzioni del complemento

Opsonizzazione e fagocitosi I microbi sui quali il complemento è stato attivato diventano ricoperti daC3b, iC3b o C4b e fagocitati dal legame di queste proteine a recettori specifici su macrofagi e neutrofili.C3b e C4b legano CR1 mentre iC3b lega Mac-1 e CR-4. Preso singolarmente CR1 non è sufficientea indurre fagocitosi, ma lo diventa se gli stessi microbi sono coperti da IgG che simultaneamenteattivano i recettori Fcγ. La fagocitosi C3b e iC3b dipendente è un meccanismo fondamentale di difesasia per l’immunità innata che per l’adattativa. Esempio di questa via è la difesa contro pneumococchie meningococchi. Questi batteri vengono legati dagli anticorpi IgM i quali attivano la via classica delcomplemento causando la clearance dei patogeni nella milza: questo è anche il motivo per cui i soggettiprivi di milza sono più a rischio in queste infezioni.

Stimolazione delle risposte infiammatorie I frammenti C5a, C4a e C3a inducono risposte infi-ammatorie acute attivando mastociti e neutrofili. Tutti e tre questi peptidi legano i mastociti causan-done degranulazione e rilascio di mediatori vasoattivi quali l’istamina; questi peptidi sono anche dettianafilatossine perchè scatenano risposte caratteristiche dell’anafilassi. Nei neutrofili C5a stimola in-oltre la motilità, l’adesione alle cellule endoteliali e (ad alte dosi) il burst respiratorio con produzionedi ROS; questa molecola potrebbe inoltre agire direttamente sull’endotelio e indurre un aumento dipermeabilità e l’espressione della selectina P che promuove il legame dei neutrofili. Gli effetti proin-fiammatori di C5a, C4a e C3a sono mediati da recettori specifici tra i quali il più studiato è quelloper C5a. Questo recettore è di tipo accoppiato a proteina G e viene espresso su moltissime tipologiecellulari.

Citolisi complemento-mediata La citolisi è mediata da MAC. La maggior parte dei patogeni hasviluppato spesse pareti o capsule per impedire l’accesso a MAC alle loro membrane, per questo inrealtà il sistema protegge verso pochissimi tipi di batteri, tra i quali le Neisserie.

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Altre funzioni del complemento Legandosi ai complessi antigene anticorpo le proteine del comple-mento ne promuovono solubilizzazione e clearance fagocitaria. Piccole quantità di questi complessi siformano frequentemente in circolo e se lasciate accumulare rischiano di portare a reazioni infiamma-torie e danni tissutali. La formazione di questi immunocomplessi richiede interazioni tra le porzioni Fcdi molecole Ig vicine: il complemento evita questo grazie all’ingombro sterico delle sue componenti.

La proteina C3d generata da C3 lega CR2 sui linfociti B facilitandone l’attivazione e l’avvio dellerisposte immunitarie umorali. C3d viene generata quando il complemento è attivato da un antigeneo da un complesso antigene-anticorpo. I linfociti B possono legare l’antigene grazie alle loro Ig mapossono legare anche C3d grazie a CR2, potenziando in tal modo la segnalazione.

14.4.5 Evasione del complemento

I meccanismi di evasione sfruttati dai microbi possono essere divisi in tre categorie:

1. Reclutamento delle proteine regolatrici dell’host. Molti patogeni esprimono acidi sialici che reclu-tano il fattore H inibendo così la via alternativa (il fattore H separa C3b da Bb). Alcuni patogenisottraggono acido sialico dalle cellule dell’host mentre altri hanno evoluto metodi di produzioneautonomi.

2. Produzione di proteine specifiche che mimano quelle regolatrici umane. E.Coli produce una pro-teina che lega C1q e impedisce il legame con C1r e C1s. S.Aureus produce la proteina SCIN cheinibisce la C3 convertasi.

3. Inibizione dell’infiammazione complemento-mediata grazie a prodotti di geni microbici.

14.5 Funzione degli anticorpi in siti anatomici specifici

14.5.1 Immunità mucosale

IgA è la più importante classe di anticorpi in questo ambito. I tratti GI e respiratorio sono le piùimportanti sedi di ingresso di microbi. Nelle secrezioni mucosali le IgA legano i microbi e le tossinenel lume e le neutralizzano impedendone l’ingresso. Il sistema immunitario mucosale è una collezionedi linfociti e altre cellule organizzato in strutture anatomiche distinte sotto gli epiteli dei tratti GI erespiratorio. Si stima che un adulto produca due grammi di IgA al giorno, cioè il 70% del totale.Lo switch all’isotipo IgA è stimolato da citochine della famiglia del TNF tra le quali BAFF. La ragionedell’abbondanza di IgA nelle mucose è che lo switch avviene in modo più efficiente in questi tessutimucosali, inoltre i plasmablasti IgA hanno particolare propensione per la lamina propria intestinale.

Le IgA secrete sono trasportate attraverso le cellule epiteliali grazie a un recettore Fc IgA specificodetto recettore poli-Ig. Questo recettore è sintetizzato dalle cellule epiteliali delle mucose ed espressosulle superfici basali e laterali. Quando l’IgA si lega al recettore questo viene endocitato e trasportatoattivamente dall’altra parte dove viene poi spezzato per via proteolitica e si ha il rilascio dell’IgA in asso-ciazione ad un residuo del recettore detto componente secretorio. Questo recettore funziona soprattuttoper le IgA ma è capace di trasportare anche le IgM e questo ne giustifica il nome.

14.5.2 Immunità neonatale

I neonati non hanno la capacità di rispondere ai microbi per parecchi mesi dopo la nascita e la loroprincipale linea di difesa è l’immunità passiva dovuta agli anticorpi materni. Le IgG materne sonotrasportate dalla placenta mentre un mix di IgA ed IgG viene trasportato nel latte. Le IgA ed IgGingerite possono neutralizzare i patogeni che tentano di colonizzare i visceri, e le stesse IgG sono poitrasportate in circolo; in sostanza un neonato contiene essenzialmente le stesse IgG della madre.

Il trasporto delle IgG attraverso la placenta è mediato da un recettore detto recettore Fc neona-tale, unico in quanto assomiglia alle molecole MHCI. Nel periodo postnalate il recettore funziona nelproteggere gli anticorpi plasmatici dal catabolismo; si lega alle IgG circolanti, promuove l’endocitosidei complessi e in questo modo protegge l’anticorpo internalizzato dalla degradazione intracellulare,riciclandolo poi di nuovo in circolo.

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