Cellule dell’immunità aspecifica (1)

Le cellule coinvolte nell’immunità aspecifica sono:

Leucociti polimorfonucleati neutrofili

Leucociti polimorfonucleati eosinofili (parassitosi)

Monociti/macrofagi

Cellule NK (Natural Killer)

Cellule dell’immunità aspecifica (2)

Polimorfonucleati e Monociti/Macrofagi – presenti nel sangue,sono attivati da specifiche citochine ed esplicano la loroazione attraverso

Fagocitosi

Uccisione dei microrganismi

Interconnessione con l’immunità specifica

Produzione di citochine

Cellule Natural Killer (NK) – sono linfociti a grandi granuli che,stimolati da alcune citochine (IFN-a, IFN-b, IFN-g, IL-2 e IL-12), sono capaci di riconoscere e uccidere cellule infettate davirus e cellule neoplastiche. Esse agiscono sulle cellulebersaglio attraverso molecole da esse secrete quali il TNF(tumor necrosis factor) e le perforine.

Interferoni

Sono citochine sintetizzate e secrete, principalmente ma non

esclusivamente, da cellule infettate da virus e coinvolte nella

risposta immunitaria.

Si conoscono 3 IFN (a,b, g):

Gli IFN agiscono con meccanismo autocrino e paracrino sulle

cellule infettate da un virus inducendo la produzione di

molecole che bloccano la replicazione del virus.

Gli IFN agiscono inoltre come attivatori delle cellule NK e dei

macrofagi.

Sono inoltre prodotti dai linfociti B e T e favoriscono la risposta

immune di tipo specifico.

Il Sistema del Complemento

Il sistema del complemento insieme agli altri fattori umorali descritti (citochine)

completa la componente umorale dell’immunità aspecifica.

E’ costituito da una serie di fattori proteici, presenti nel sangue e attivati, con un

meccanismo a cascata (cascata enzimatica), attraverso 3 vie:

via classica – attivata da complessi antigene-anticorpo (immunità

specifica)

via alternativa – attivata dal contatto con sostanze di natura

polisaccaridica (endotossine batteriche)

via della lectina - attivata dal legame della lectina plasmatica legante il

mannosio a carboidrati presenti sui microrganismi.

Il risultato finale è la formazione del complesso di attacco sulla superficie del

microrganismo (ma anche su cellule dello stesso organismo) che induce la lisi

cellulare.

I fattori liberatisi nel corso dell’attivazione del sistema del complemento agiscono

anche da fattori stimolanti la reazione infiammatoria.

Fattori della Immunità Specifica

Rappresentano il terzo livello di difesa dell’organismo e si caratterizzanoper la maggiore specificità di azione in quanto diretti alla distruzione di unospecifico microrganismo.

Caratteristico è il rafforzamento della risposta ad un determinato agentepatogeno nel caso di una seconda infezione che esprime l’esistenza di unamemoria immunologica.

Anche nel caso della risposta immune specifica intervengono fattori

Cellulari – principalmente rappresentati dai linfociti

Umorali – principalmente rappresentati dagli anticorpi

Di fatto la risposta umorale e cellulo-mediata concorrono a determinare inmaniera sinergica l’efficacia della risposta immunologica.

Antigeni

Il termine antigene (Ag) è stato introdotto per indicare quelle sostanze ingrado di indurre la sintesi di anticorpi (antibody generator) da parte deilinfociti B.

Attualmente questo termine è utilizzato per definire tutte le molecole (dinatura proteica, polipeptidica o polisaccaridica), che possono esserericonosciute dagli elementi del sistema immunitario responsabilidell’immunità acquisita.

Gli antigeni di una certa complessità possono presentare più

epitopi o determinanti antigenici.

L’epitopo è la porzione dell’antigene che direttamente lega l’anticorpo e irecettori per l’antigene che intervengono nell’attivazione delle cellulecoinvolte nella risposta immune specifica.

L’antigene è di fatto l’elemento attivante la complessa serie di eventi checaratterizza la risposta immune specifica: eliminato l’antigene, cessal’azione del sistema immune

Organi linfoidi primari e secondari

Gli organi linfoidi primari, in cui avviene la formazione e/o

maturazione dei linfociti sono (nell’uomo):

Midollo osseo

Timo

I linfociti si originano nel midollo osseo da cellule staminali

pluripotenti emopoietiche da cui si originano gli elementi della serie

bianca del sangue e quindi anche i linfociti B e T.

Gli organi linfoidi secondari o periferici (linfonodi, milza, tonsille,

agglomerati linfoidi delle mucose dell’app. respiratorio e digerente)

sono distribuiti in diversi distretti dell’organismo e contengono oltre

ai macrofagi, linfociti B e T che qui stazionano temporaneamente.

Linfonodo

Negli org. Linfoidi secondari avviene il riconoscimento e l’attivazione dei linfociti ad opera degli antigeni.

I linfonodi svolgono un ruolo di filtro per gli antigeni estranei e per molti patogeni.

C’è un continuo ricircolo di Linfociti B e T che dai capillari sanguigni raggiungono aree distinte (corticale e paracorticale).

Sono presenti cellule accessorie (macrofagi e cellule dendritiche) che mediano il riconoscimentodell’antigene da parte dei linfociti T.

L’attivazione e proliferazione dei linfociti determina un ingrossamento del linfonodo (attivazione dei centri germinativi).

Linfociti B

Si formano e maturano nel midollo osseo da cui passano nel

sangue e negli organi linfoidi secondari.

Costituiscono circa il 10% dei linfociti del sangue periferico.

I linfociti B sono le uniche cellule in grado di produrre anticorpi

(Ab) e quindi mediano l’immunità umorale.

Essi esprimono sulla loro superficie recettori per l’antigene (B

cell receptor – BCR), costituiti da una Ig di classe M (IgM) e da

2 molecole accessorie Iga e Igb che concorrono alla

trasduzione del segnale, determinando l’attivazione del linfocita

che si trasforma in plasmacellula capace di produrre

attivamente e secernere, liberandoli nel sangue anticorpi

specifici per quel determinato antigene.

Linfociti T

Si formano nel midollo osseo e, ancora indifferenziati (preT) raggiungono ilTimo dove completano il loro processo maturativo.

Sono Liberati nel sangue e raggiungono gli organi linfoidi secondari.

Costituisono circa il 60-70% dei linfociti del sangue periferico ed intervengononell’immunità cellulare.

Essi esprimono sulla loro superficie recettori per l’antigene (T cell receptor –TCR), formato da 2 catene a e b (più raramente g e d) a cui si assoccia unmorcatore comune CD3 che fa parte del complesso recettoriale.

Si distinguono in due sottopopolazioni principali:

• Linfociti T helper (TH) – caratterizzati dalla presenza sulla loro superficiedella molecola CD4 (quindi CD4+) e che presiedono alla regolazione dellarisposta immune attraverso una serie di citochine da essi prodotte e cheagiscono su altre cellule coinvolte nella risposta immune.

• Linfociti T citotossici (CTL) – caratterizzati dalla presenza sulla lorosuperficie della molecola CD8 (quindi CD8+) e che presiedono alla rispostaimmune specifica cellulo-mediata, esercitando una azione tossica sullecellule con cui interagiscono.

Le molecole CD (Cluster Designation) sono molecole di superficie espresse dailinfociti che sono state nel tempo caratterizzate in numero sempre crescente eche consentono di tipizzare le numerose sottopopolazioni linfocitariecaratterizzate.

Riconoscimento dell’antigene

Il nostro repertorio immunologico si stima sia pari a circa 109-1011 specificità

diverse.

Le molecole in grado di legare l’antigene presenti sui linfociti sono:

Anticorpi o immunoglobuline, che legati in superficie costituiscono il BCR

Il recettore per l’antigene dei linfociti T (TCR)

Molecole del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) che legano

peptidi antigenici da presentare ai linfociti T

I domini globulinici delle catene pesanti e leggere degli Ab e del TCR sono

formati da domini variabili (V) e domini costanti (C)

Domini V – responsabili della specificità di legame all’antigene

Domini C – responsabili della risposta effettrice

Vengono prodotti durante la maturazione linfocitaria attraverso un meccanismo

di riarrangiamento genico (ricombinazione somatica).

Alcune ricombinasi specifiche dei linfociti (Rag1 e Rag2) intervengono in

questo processo.

Attivazione dei Linfociti B

I linfociti B sono attivati dall’antigene, proliferano e si espandono clonalmente e

si differenziano in plasmacellule secernenti Ab capaci di eliminare l’antigene

estraneo.

I linfociti B maturi che non hanno ancora incontrato l’antigene si dicono “vergini”

(naive).

I linfociti B sono in grado di riconoscere antigeni nativi, cioè non modificati da

altre cellule (processamento dell’antigene per i linfociti T)

L’attivazione del linfocita B si traduce nella sua attivazione funzionale:

Ingresso in G1 ed espansione clonale

Differenziazione in plasmacellule secernenti Ab con la stessa specificità per

l’antigene.

Risposta primaria con produzione di IgM, successivamente con produzione

di IgG (scambio idiotipico)

Eliminato l’antigene alcuni linfociti B (linfociti di lunga vita) continuano a

produrre Ab, altri si differenziano in cellule della memoria.

Le Immunoglobuline (1)

Le immunoglobuline (Ig) sono glicoproteine costituite da due catenepesanti (H) e due catene leggere (L) tenute insieme da ponti disolfuro. Inesse si riconosce una porzione che interagisce con l’antigene (frammentoFab fragment antigen binding) e una porzione (frammento Fcc=cristallizzabile) che interagisce con specifici recettori presenti su cellulecoinvolte nella risposta immune e nell’infiammazione.

Le Ig sono suddivise in 5 classi sulla base della struttura delle catenepesanti di cui esistono 5 tipi fondamentali (a, d, e, g, m):

IgA – il 10-15% di tutte le immunoglobuline, si localizzanopreferenzialmente sulle mucose dove esercitano la loro azioneantinfettiva.

IgD – sono meno dell’1% delle Ig totali, sono presenti sulla superficiedei linfociti B (come recettori per l’antigene).

IgE – concentrazione molto bassa nel siero; esse intervengono nelleinfestioni da elminti e sono responsabili di reazioni di ipersensibilità ditipo I (allergia, shock anafilattico).

IgG – sono le più numerose (75-80%) con distribuzione intra-ed extra-vasale. Hanno un ruolo essenziale nella rispostasecondaria e sono le uniche con funzione di antitossina. LeIgG materne conferiscono immunità ai neonati nei primi mesidi vita.

IgM – sono circa il 10% e localizzazione prevalente intra-vasale. Costituiscono il BCR. Rappresentano le Ig precociprevalenti nelle risposte immunitarie conseguenti al primocontatto con microrganismi antigenicamente complessi.

Le Ig sono molto efficaci, da sole o attraverso l’attivazione delcomplemento nel determinare la lisi dei microrganismi onell’inattivare esotossine. Legandosi ad antigeni di superficie o adantigeni virali esposti sulla superficie delle cellule infettate induconoil fenomeno dell’opsonizzazione favorendo l’intervento di fagociti elinfociti T citotossici.

Le Immunoglobuline (2)

Attivazione dei linfociti T

Il recettore per l’antigene TCR è in grado di riconoscere solo

antigeni proteici legati a molecole MHC di classe I (Linfociti T

CD8+) e II (linfociti T CD4+) localizzate sulla superficie di cellule

APC (antigen presenting cells) che processano l’antigene

riducendolo a brevi sequenze peptidiche.

Complesso maggiore di

Istocompatibilità (MHC)

Un insieme di geni che codificano per glicoproteine espresse sulla superficie cellulare.

Il loro ruolo è quello di legare frammenti peptidici di antigeni estranei e presentarli ai

linfociti T.

Nell’uomo si parla di geni dell’HLA (Human Leukocyte Antigen) localizzati a 6p21.3:

Il locus HLA include due classi di geni altamente polimorfi:

Classe I – include i loci HLA-A, HLAB, HLA-C

Classe II – include i loci HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR

Esistono circa 9000 alleli diversi per i loci HLA

I geni di classe I e II sono espressi in maniera codominante.

L’aplotipo HLA è di fatto specifico di ciascun individuo.

Molecole MHC (1)

Le MHC di classe I sono espresse su

tutte le cellule nucleate e le piastrine.

Sono eterodimeri costituita da una

catena pesante a altamente

polimorfica ed una catena leggera b2-

microglobulina (non codificata da geni

MHC).

Riconoscono peptidi di origine

endogena (es. cellule infettate da

virus)

Presentano un domini di interazione

con il CD8 presente sui linfociti T

citotossici (CTL)

Molecole MHC (2)

Le MHC di classe II sono eterodimeri

costituiti da 2 catene transmembrana

a e b altamente polimorfe.

Riconoscono peptidi di circa 30 aa.

Che derivano da antigeni esogeni in

grado di indurre una specifica risposta

immunitaria solo se processati da

cellule APC

Presentano un dominio (b2) di

interazione con il CD4 presente sui

linfociti T helper.

Cellule presentanti l’antigene (APC)

Per l’attivazione dei linfociti T vergini è necessario che l’antigene sia

trasportato agli org. linfoidi secondari e opportunamente processato

da cellule APC.

Le cellule dendritiche sono APC specializzate ma altre cellule

(macrofagi e linfociti B) possono svolgere la stessa funzione.

Macrofagi che hanno fagocitato il patogeno ed esprimono MHCII

possono presentare l’antigene a linfociti T CD4+

Linfociti B attivati possono internalizzare e processare l’antigene

associato a molecole MHC II, stimolando l’attività di linfociti T

CD4+

Tutte le cellule nucleate possono processare e presentare peptidi

endogeni associati a molecole MHC I, attivando linfociti T CD8+

Linfociti T helper CD4+

Svolgono un ruolo essenziale nell’attivazione di tutti i linfociti,

producendo un’ampia varietà di citochine che regolano la risposta

immunitaria.

Il principale fattore di crescita, sopravvivenza e differenziamento dei

linfociti T è IL-2 (la ciclosporina inibisce la sintesi di IL-2 prevenendo

il rigetto nei trapianti).

Si differenziano 2 principali sottopopolazioni TH1 e TH2 che

differiscono per citochine prodotte e funzioni.

La differenziazione in TH1 è indotta da IL-12 e INFg prodotti da

cellule dendritiche, macrofagi e cellule NK in risposta a patogeni

intracellulari e virus. Promuovono la fagocitosi e l’eliminazione

dell’antigene.

La differenziazione in TH2 è indotta da IL-4 prodotta da mastociti

ed altri leucociti in risposta ad elminti o allergeni.

Linfociti T citotossici CD8+

Intervengono nell’eliminazione di

cellule bersaglio presentanti

l’antigene.

Si differenziano a seguito di un

doppio stimolo:

Riconoscimento specifico

dell’antigene complessato a

molecole MHC I

Costimolazione da parte di

citochine prodotte dai linfociti T

helper CD4+ (TH1).

L’attività citotossica è dipendente

dall’azione di sostanze (perforine,

granzini) accumulate in granuli

all’interno della cellula.

Tolleranza Immunologica

La tolleranza immunologica è espressione della distruzione/inattivazione

programmata dei linfociti capaci di riconoscere i costituenti propri

dell’organismo (antigeni self), rendendo possibile la distinzione tra self e

non-self.

Questa selezione si realizza nel corso del processo di maturazione dei

linfociti T e B.

Organi linfoidi primari – per il linfociti B e T immaturi (Tolleranza centrale)

E’ un processo di selezione negativa o delezione clonale dei linfociti

reattivi per antigeni self .

Organi Linfoidi periferici – per i linfociti maturi (Tolleranza periferica)

I linfociti autoreattivi che sfuggono ai processi di delezione timica e

midollare sono controllati a livello periferico:

• Delezione clonale

• Anergia

• Soppressione funzionale

Infiammazione

L’infiammazione (o flogosi) è l’insieme delle modificazioni che si verificanoin un distretto dell’organismo colpito da un danno.

Il danno può essere causato da:

agenti fisici (traumi, calore etc.)

agenti chimici (acidi, basi, sostanze tossiche)

agenti biologici (batteri, virus, parassiti)

La risposta al danno si sviluppa apparentemente sempre con le stessemodalità.

L’infiammazione è intesa principalmente come un fenomeno locale, tuttaviadiverse molecole prodotte da cellule che partecipano alla flogosi possono,attraverso il sangue, agire a distanza:

il fegato (epatocita) è stimolato a produrre altre molecole cheintervengono nella risposta di fase acuta

febbre

leucocitosi

L’infiammazione è finalizzata a circoscrivere, neutralizzare, distruggere edeliminare agenti o prodotti del danno tissutale, ripristinando la condizionepreesistente.

Sintomi dell’infiammazione

I segni più importanti sono (Auro Cornelio Celso, 30a.C.-38d.C.):

Calor – Aumento della temperatura locale

Tumor – Gonfiore locale

Rubor – Arrossamento locale

Dolor – Indolenzimento locale

Functio lesa – compromissione della funzione (Galeno 130-200d.C.)

Essi dipendono principalmente da cambiamenti che coinvolgono il sistemadei capillari e le cellule ematiche, indotti da una serie di molecole(mediatori chimici della flogosi) liberate da diversi tipi di cellule.

Si possono distinguere:

Infiammazione acuta (o angioflogosi) – con prevalenza di fenomenivasculo-ematici;

Infiammazione cronica (o istoflogosi) – con prevalenza di fenomenitissutali dipendenti dalla migrazioni di cellule (monociti e linfociti), dalsangue al focolaio infiammatorio.

Infiammazione acuta (angioflogosi)

E’ caratterizzata da fenomeni che interessano principalmente

il microcircolo.

Il microcircolo è la porzione più periferica del sistema

circolatorio in cui le arteriole si sfioccano nei capillari da cui si

originano poi le venule.

Quando lo stimolo flogogeno interessa una qualsiasi area

dell’organismo, alcune cellule muoiono o sono danneggiate, I

detriti amplificano l’effetto flogogeno e, in risposta ad esso, si

attivano una serie di eventi che costituiscono le fasi del

processo infiammatorio acuto.

Infiammazione acuta: modificazioni

del microcircolo (1)Sequenzialmente si osserva:

Vasocostrizione – (10-20 secondi) è mediata dal simpatico (s.n. vegetativo) epuò anche non presentarsi. Non è essenziale nel processo infiammatorio.

Vasodilatazione – provocata dal rilassamento delle fibrocellule muscolari liscedella parete delle arteriole.

Iperemia attiva – determinata da:

• Dilatazione delle arteriole con maggior afflusso di sangue nel microcircolo.

• Cedimento degli sfinteri precapillari.

Iperemia Passiva – indotta dal rallentamento del flusso di sangue nelmicrocircolo per:

• Aumento della superficie del letto circolatorio per cedimento degli sfinteriprecapillari.

• Aumento della viscosità del sangue (aggregazione dei globuli rossi e perditadi liquido attraverso le giunzioni tra le cellule endoteliali).

• Marginazione dei leucociti (aderiscono alla parete endoteliale per azione dimediatori chimici e molecole di adesione espresse sulla superficie dellecellule endoteliali).

Diapedesi dei leucociti – le cellule migrano dal sangue nel distrettoextravasale richiamate da fattori chemiotattici sintetizzati o liberati dallecellule o dai microrganismi, o anche presenti nel sangue (componentidel sistema del complemento).

Formazione dell’essudato – la componente liquida del sangue tende apassare in sede extravasale a causa dell’insufficiente flusso ematico eper la presenza di una ridotta concentrazione di proteine plasmaticheche si accumulano nel tessuto richiamando altri liquidi dal sangue(gradiente oncotico). Si ha quindi l’edema.

Fagocitosi – diversi elementi cellulari intervengono per eliminare idetriti dei microrganismi o delle cellule morte presenti nel focolaioinfiammatorio.

L’evoluzione sarà la risoluzione o cronicizzazione del processoinfiammatorio.

Infiammazione acuta: modificazioni

del microcircolo (2)