FAGOCITOSI

fagosomanascente

fagosomaprecoce

fagosomatardivo

Fusione con lisosoma

(fagolisosoma)morte

batterica

Ogni stadio ha marcatori specifici

La cascata si completa in pochi

minuti

nella fagocitosiintervengono alcune frazioni del

complemento

COMPLEMENTO (C’): 25 proteine plasmatiche 7 recettori diversi

riconoscono le componenti di C’Opsonizzazione batteri

lisi batteri

lisi cellule infettate (da virus)

Induzione dell’infiammazione

Chemiotassi dei leucociti

Normalità: OFF

ATTIVAZIONE

via classica(Complesso Ag/Ab)

via alternativasuperficie del patogeno

RICHIEDE ANTICORPI(RISPOSTA

ADATTATIVA)

via della lectinaMannano (patogeno) +

lectine (siero)In realtà la più

frequente..

Attivazione del complemento VIA ALTERNATIVA

C3Idrolisi spontanea

(instabile in fase acquosa)

C3aC3b

In presenza di un patogeno C3b si lega covalentemente alla superficie

C3bC3b legato si lega al “fattore B”B

Ba

Il fattore B legato a C3b viene tagliato dal fattore D (proteasi)

C3b+Bb = C3 convertasi della via alternativa

RUOLO CHIAVE NELL’INFIAMMAZIONE

C3bBb

C 7

C3

C3a

C3b

Complesso C3bBb3b:C5 convertasi

C3 convertasi

C5a

C5bC5b si lega e richiama

C6-C7-C8-C9 (polimerico)

Formando il MAC(membrane attack complex )

Che provoca la formazione di fori nelle membrane di cellule eucariotiche e batteri didermi

Una molecola di C3 o C5 convertasi può catalizzare il taglio di centinaia-migliaia di molecole bersaglio

C5b C 6 C 89

C 9C 9C 9

Opsonine:

Legano i microbi ai fagociti

C3b (C4b) ha un’azione OPSONIZZANTE

CON UN MECCANISMO A CERNIERA CHE COINVOLGE RECETTORI

sui batteri

e sui fagociti

C3b si lega in modo ASPECIFICO alle superfici batteriche

Il taglio espone un legame tioestere molto reattivo Che reagisce con gruppi OH

di cellule vicine

C3b OH

Se C3b si lega a cellule eucariotiche è distrutto dal fattore H (proteasi)

I batteri non hanno il fattore Hrestano opsonizzati

Sui fagociti ci sono recettori SPECIFICI che legano C3b, stimolando la fagocitosi dei batteri opsonizzati

NORMALITÀ

Fagocitosi lenta

RICHIAMO

chemiotassinecomplemento

Chemiotassine batteriche

ATTIVAZIONE

OPSONINEAnticorpi

Es. N-term rimosse dalle proteine

N-fMet-Leu-Phe: efficace a [10-11 M]

MEDIAZIONE DELL’INFIAMMAZIONE + RECLUTAMENTO DEI FAGOCITI

C5a-C3a-C4a

Chemiotassi positiva per i leucociti

VASODILATAZIONE

Espressione di molecole di adesione

selectine

integrine

DIAPEDESI

C5a-C3a-C4a si legano anche ai mastociti

ATTIVITA’ ANAFILOTOSSICA

Rilascio di istamina e NO

ne inducono la degranulazione

vasodilatazione

Cellule ricche di granuli citoplasmatici situate nel tessuto connettivo,

specialmente lungo i vasi sanguigni

MONOCITI

CELLULE A VITA LUNGA

DIFFERENZIABILI

ARRIVANO DOPO I PMN

RICHIAMO:

sostanze emesse dai PMN

ELIMINANO DETRITI E

BATTERI RESIDUI

ATTIVAZIONE

CITOCHINE:

I monociti possono stabilirsi nei tessuti

MACROFAGI

molecole proteiche prodotte da vari tipi cellulari

citochinecitochine

Attivazione dei macrofagi

TLR (Toll-Like-Receptors) Specifici per le sottopopolazioni di MAMP

Alcuni sulle membrane di molte cellule

Altri sulla membrana del fagosoma

Bersagli esterni Bersagli interni

TLR + bersaglio

NF-kB (nuclear Factor kB)

citochine

MACROFAGI: RUOLO CENTRALE NELLA RISPOSTA IMMUNITARIA

INTERAGISCONO CON ALTRE CELLULE ATTRAVERSO LE CITOCHINE- presentano l’antigene (APC)

Cellule delle mucose

INFIAMMAZIONE ACUTACELLULE DELL’IMMUNITA’

ADATTATIVA

REPRIMERE l’attivazionePoxvirus: proteina che mima quella adibita al controllo

dell’attivazione di C’

ELUSIONE DELLE DIFESE DELL’OSPITE

IMPEDIRE l’attivazione del complemento mimando i

tessuti dell’ospite

Es. Neisseria: acido sialico(comune sulle cellule eucariotiche) sul

lipooligosaccaride (LOS)

STRATI S

MASCHERAMENTO DEI RECETTORI PER IL COMPLEMENTO

Impedire la penetrazione del M.A.C

Es. Salmonella: rivestimenti esterni

PREVENZIONE DELLA FAGOCITOSI

INIBIZIONE DEL RICHIAMO DEI PMN

MODULAZIONE NEGATIVA DELLA PRODUZIONE DI MOLECOLE

CHEMOTATTICHE

VARIAZIONE DIANTIGENI SUPERFICIALI

OSTACOLO AL RICONOSCIMENTO

PARALIZZARE IL CITOSCHELETRO DI ACTINA DEI FAGOCITI RESTANDO ALL’ESTERNO

OSTACOLO ALLA FAGOCITOSI

CIRCONDARSI DI UNA CAPSULA VISCOSA (BATTERI DIFFUSI

DAL SANGUE)

L’ESPLOSIONE DEI LISOSOMI NEL CITOPLASMA

microrganismi relativamente resistenti agli enzimi lisosomiali

UCCISIONE DEI FAGOCITI

Sono in grado di causare..

MECCANISMO A CERNIERA (ZIPPER)

MECCANISMO A GRILLETTO (TRIGGER)

YERSINIA

SALMONELLA-SHIGELLA

MOLECOLE DI ADESIONE (INVASINE)

T3SS

ANCHE ENTRARE NELLE CELLULE E’ UN MODO DISFUGGIRE ALLA FAGOCITOSI

L’ESPLOSIONE DEI LISOSOMI NEL CITOPLASMA

MICRORGANISMI RELATIVAMENTE RESISTENTI AGLI ENZIMI LISOSOMIALI

UCCISIONE DEI FAGOCITI

SONO IN GRADO DI CAUSARE..

UNA STRATEGIA DIVERSA È QUELLA DI RESTARE NEL

FAGOSOMA (O FAGOLISOSOMA)VITA INTRACELLULARE

ADATTANDOSI A RESISTERE ALLE MUTATE CONDIZIONI AMBIENTALI

ALCUNI MICRORGANISMI CHE SOPRAVVIVONO NEI MACROFAGI (SALMONELLA, MYCOBACTERIUM) ATTIVANO RAPIDAMENTE SET DI GENI PER

SOPRAVVIVERE NELLE CONDIZIONI ESTREME DEL FAGOLISOSOMA

BLOCCO ESPLOSIONE+ANTIAPOPTOSI

ANAPLASMA: UN CASO LIMITE

IL PATOGENO ALTERA L’ASSETTO SUPERFICIALE DELLA

VESCICOLA LISOSOMALE IMPEDENDO LA FUSIONE CON IL

LISOSOMA

INIBIZIONE DELLA FORMAZIONE DEL FAGOLISOSOMA

ELUSIONE DELLE DIFESE INNATE(DOPO LA FAGOCITOSI)

ALCUNI PATOGENI LISANO LA MEMBRANA DEL

FAGOSOMA

FUGA DAL FAGOSOMA

E SI MOLTIPLICANO NEL CITOPLASMA

-SHIGELLE IN MOTO-

SERVIZIO FOTOGRAFICO INSTITUT PASTEUR

ALCUNE SPECIE (LISTERIA, SHIGELLA, RICKETTSIA) POSSONO INTERVENIRE SUI FILAMENTI DI ACTINA DELL’OSPITE E FARSI

“SPINGERE” DA UNA CELLULA ALL’ALTRA

DIFESE ADATTATIVE

UMORALE (anticorpi)CELLULO-MEDIATA

ESPOSIZIONE ALL’AGENTE INFETTANTE

ANTICORPI: IMMUNOGLOBULINE RISPOSTA A MOLECOLE

ESTRANEE

VARIETA’ ENORME (RIARRANGIAMENTO GENICO)

CELLULE B SI SVILUPPANO NEL

MIDOLLOCELLULE T

SI SVILUPPANO NEL TIMO

RISPOSTA SPECIFICA

ANTIBODY GENERATOR

ANTIGEN

ANTIGENE: SOSTANZA NON RICONOSCIUTA COME “SELF”

INDUCE LA FORMAZIONE DI ANTICORPI

APTENE

“απτομαι” LEGARE STRINGERE

UN APTENE NON INDUCE LA FORMAZIONE DI ANTICORPI

MA E’ IN GRADO DI LEGARLI

“ANTIGENE INCOMPLETO”

Proliferazione clonale

Maturazione in plasmacellule

Cellule della memoria, quiescenti a vita lunga

Ig(1) Ig(2) Ig(3)

Linfocita BANTIGENI

IMMUNITA’ CELLULO-MEDIATA

I PATOGENI INTRACELLULARI NON SONO RAGGIUNTI DA ANTICORPI, C’, FAGOCITI

INTERVENTO DEI LINFOCITI T

CD8CD4

HELPER KILLER

LE CELLULE SOMATICHE HANNO IL COMPLESSO MHC

MANTENGONO GLI ANTIGENI IN CONFORMAZIONE TALE DA

ESSERE RICONOSCIUTI

APC: ANTIGEN PRESENTING CELLES. UN MACROFAGO

ProliferazioneRisposta umorale Proliferazione

Risposta cellulo-mediata

1 2 3

4

1) TH interagisce con MHC-II

2) Reagisce a IL1

3) Produce IL2

4) Produce citochine che inducono la proliferazione dei linfociti B e T

UCCIDONO LE CELLULE CHE NON RICONOSCONO COME SELF

MENTRE LA RISPOSTA ADATTATIVA SI ESPLICA

DIFESE A PONTECellule natural killercellule T primitive

ES. CELLULE INFETTATE DA VIRUS/CELLULE TUMORALI

CON BASSI LIVELLI DIMHC-I

cellule B B1: sottopopolazione di B B B1

Producono “anticorpi naturali” (IgM)Che si mantengono nel siero senza

stimolazione antigenica Reagiscono con i carboidrati tipici dei

patogeni

Catena pesante (costante)

Catena pesante (variabile)

Catena leggera (costante)

Catena leggera (variabile)

Tenuti insieme da ponti disolfuro

Sono divisi in 5 classi

IgA, IgD, IgE, IgG, IgM

FUNZIONI

Neutralizzazione (es. tossine)opsonizzazione

Aggregazione allontanamento

Anticorpi: formati da diversi frammenti

Fc

Fab

Cerniera(hinge)

IgD, E, G monomeriche

IgD: recettore per Agsulle cellule B non esposte all’antigene

IgE: implicate nei fenomeni allergici allergene

istamina

Mast-Zellen

IgG: principali circolanti, legano C’

Via classica

4 forme (IgG, IgG2, IgG3, IgG4)

Passano il filtro placentare (immunità passiva al feto)

IgA circolanti monomeriche

IgM, secrete, pentamerichelegano C’ (Via classica)

IgM monomerichelegate alle cellule B

Prime a comparire, garantiscono la protezione finchè il livello di IgG non è sufficiente

IgA secretedimeriche

Presenti nelle secrezioni

Interazioni con C’ solo via alternativa

VIA CLASSICA

ComplessoC1qr2s2 

C1q cambia conformazione

C1q Legame con superficie patogeno o anticorpi

Attiva C1r (proteasi)

Attiva C1s (proteasi)

C4C2

C4aC4bC2a C2b

ComplessoC4bC2bC3 convertasi

MBP

VIA DELLA LECTINA

M

Mannan Binding Protein MBP(lectina)MBL-associated serine proteaseMASP1 e MASP 2 simili a C1r, C1s

Attivazione di MASP1/Masp2

Risposta primaria Risposta secondaria

IgM

IgG

Ig-totali

Le percentuali relative di IgM e IgG sono diverse

% attivazione1: 5

% attivazione1: 10.000

Linfocita T

TRC

Macrofago

MHC-II

I superantigeni attivano i linfociti in modo aspecifico

Linfocita T

TRC

Macrofago

MHC-II

Elusione difese adattativePRODUZIONE SUPERANTIGENI

Attivazione delle cellule B molti anticorpi aspecifici (inutili)

Produzione abnorme di immunomodulatori

Elusione difese adattativeInattivazione immunoglobuline

Alcuni patogeni mucosali (es. Neisseria) producono IgA proteasi

Es: SalmonellaPhoP/PhoQ sopravvivenza

intracellulare/interferenza con la presentazione degli antigeni batterici

Elusione difese adattativeBlocco della presentazione dell’antigene

Es: LegionellaAttraverso T4SS, blocca la sintesi di

MHC-I e MHC-II assenza di presentazione

TOSSINE

ESOTOSSINE

CITOLISINE

TOSSINE A,B

TOSSINE SUPERANTIGENE

ENDOTOSSINA

FRAZIONE LIPIDICA della membrana

esterna

BATTERI ALL’ATTACCO: LE TOSSINE

LE TOSSINE CAUSANO DIRETTAMENTE DANNO:

TOSSINE PROTEICHE (ESOTOSSINE)proteine solubili prodotte da batteri vivi durante la fase

esponenziale di crescita sono i veleni più potenti per l’uomo

Le specie batteriche che producono esotossine causano in genere malattie in cui la tossina ha un ruolo importante

Letalità delle tossine proteiche in confronto a quelle di alcuni veleni

TossinaDose

Tossica (mg/Kg)

ospite (X) Rispetto alla dose tossica di:

stricnina endotossine Veleno di serpente

botulinica 0,8 x 10-8 topo 3 x 106 3 x 107 3 x 105

tetanica 4,0 x 10-8 topo 1 x 106 1 x 107 1 x 105

NeurotossinaShigella 2,3 x 10-6 coniglio 1 x 106 1 x 107 1 x 105

difterica 6,0 x 10-5 cavia 2 x 103 2 x 104 2 x 102

Le tossine proteiche sono fortemente antigeniche

ANTITOSSINE

TOSSOIDI

ANATOSSINE

anticorpi specifici che possono bloccarne l’attività

Esotossine che hanno perso l’attività tossica per invecchiamento; restano antigeni vaccini

Tossoidi ottenuti con trattamenti artificiali (vaccini antitetanico e antidifterico)

subunità A: responsabile dell’attività biologica

BA

B

MOLTE TOSSINE HANNO UNA STRUTTURA A,B

La componente biologica della tossina resta inattiva finchè non si libera dalla tossina nativa

A

subunità B: lega il recettore,e trasporta “A” nella cellula

A/B: tossina sintetizzata in un singolo polipeptide, dominio A e il dominio B coesistono e sono separati da una proteasi

Sito di taglio

COOH

NH2

S S

A+B tossina sintetizzata e secreta in subunità indipendenti che interagiscono direttamente sul bersaglio

Uno dei componenti della tossina dell’antrace si lega alla membrana della cellula e lega uno degli altri due componenti

LF

PA63

PA63

EF

A-B : le subunità sono sintetizzate separatamente ma si associano prima del legame al loro bersaglio

A

“A-5B” indica che il dominio di legame è formato da 5 subunità identiche

Es. enterotossina di V. choleraee altre enterotossine

La maggior parte delle tossine di tipo A/B è esportata attraverso il sistema di secrezione di tipo II

Tossine che agiscono nella cellula:

la subunità B si lega al recettore e forma un poro attraverso cui la subunità A entra nel citoplasma

(es. Colera)

INGRESSO DIRETTO

INGRESSOINDIRETTO

la tossina nativa entra nella cellula in un endosoma. Il pH si abbassa causando la

separazione di A e B; la subunità B provoca il rilascio di A nel citoplasma attraverso la

membrana dell’endosoma (es. Antrace)

AA

Ogni esotossina ha un meccanismo d’azione caratteristico

La tossina tetanica e la tossina botulinica hanno struttura simile e agiscono entrambe sul tessuto nervoso

Ma provocano effetti opposti

TETANO BOTULISMO

Blocco dei neuroni inibitori

Paralisi spastica

Blocco della placca motrice

Paralisi flaccida

DIFTERITE

ADP-RIBOSILAZIONE

DI EF2(fattore di

allungamento)

Blocco della sintesi proteica

Morte cellulare

COLERA

ATTIVAZIONE DELL’ADENIL-

CICLASI

Perdita massiva di elettroliti e acqua

Altre esotossine

Per essere efficaci le tossine secrete devono attraversare la membrana

Attraverso la membrana interna: -SEC (sistema generale di traslocazione)-TAT /twin arginine traslocase

Esterno

Periplasma

SEC-dipendentiT2SS, T5SS (T4SS)

SEC-indipendentiT1SS T3SS (T4SS)

Traslocazione attraverso la membrana esterna (didermi)

Traslocano proteine che sono state portate al periplasma da SEC

Traslocano proteine direttamente senza l’intervento di SEC

Le specie che modificano il citoscheletrodelle cellule dell’ospite

Shigella, Salmonella e EPEC (uno dei virotipi di E. coli)

Possiedono in genere uno o più sistemi di secrezione di tipo III (TTSS)

Citoscheletro

Salmonella: invade attivamente gli enterociti

dirigendo gli effetti sul citoscheletro dell’ospite dall’interno di un vacuolo legato alla membrana

EPEC/EHEC: restano all’esterno della cellula ospite

ma intimamente connessi alla superficie cellulare

Salmonella, Shigella E e. coli EPEC utilizzano T3SS per riarrangiare il citoscheletro di actina

Shigella: entra nelle cellule M

si replica nel citoplasma

diffonde da cellula a cellula polimerizzando l’actina dell’ospite

CagA dà due tipi di segnale alla cellula: provoca la formazione di un piedistallo per H. pylori, ed il rilascio di citochine pro-infiammatorie

Stimoli“Growth-factor-like”

Trascrizione IL-8

PolimerizzazioneActina

CagA P

Formazione del piedistallo

Un esempio di tossina secreta attraverso un T4SS è CagA di Helicobacter pylori

E. coli 6-ac. Salmonella

7-ac.Bacteroides

5-ac.Bacteroides ha una forma PENTA-acilata che non induce risposte infiammatorie e sembra antagonizzi le forme tossiche

EVASIONE DALLE DIFESE ADATTATIVE

Modificazione antigenica Es. catene LPS meno acilate, sfuggono ai TLR

In alcuni patogeni enterici i sistemi di secrezione di tipo III traslocano

nell’enterocita le proteine responsabili delle alterazioni del citoscheletro