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Seconda Università di Napoli

III° Anno I° Semestre A.A. 2011/2012 Sbobinatura Immuno Prof MediciA cura di dodo

Immuno Medici 1.1 (lunedì 3 ottobre 2011)

Generalità sull’importanza dell’immunobiologia

Partendo dai componenti degli Organi Linfoidi Primari, che rappresentano le culle le stazioni dove fanno sviluppare i linfociti delle cellule che non hanno ancora incontrato il loro Antigene (sostanza che è in grado di stimolare la produzione di specifici anticorpi) fino agli Organi Linfoidi Secondari che servono al vero e proprio sviluppo della risposta immunitaria;Andremo poi a studiare le singole cellule sia dell’immunità Adattativa che Innata, le sostanze che interagiranno con esse cioè gli Antigeni;Studieremo gli Immunogeni, sostanze che Stimolano il sistema immunitario presenti nella porzione dell’antigene che viene individuato dal sistema immunitario; I componenti che entrano in funzione nel sistema immunitario, quali le immunoglobuline ed altre molecole che entrano in contatto con l’antigene, sia per la presentazione MHC (complesso maggiore di istocompatibilità) sia l’attivazione di una particolare classe quali i linfociti T, in oltre ci sono delle sostanze che regolano ed orientano la risposa cioè le Citochine e i loro recettori; Altra molecola importante del sistema immunitario è il Complemento che attiva i linfociti; Immunità dei trapianti, tumori, fino alle immunodeficienze cioè carenze sin dalla nascita.

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Il termine immunologia deriva dal vocabolo Immunitas (immunità) cioè resistenza contro determinate sostanze estranee.Primo ricercatore fu Edward Jenner che formulò il primo vaccino (1769) contro il Virus del Vaiolo bovino, dove notò che alcuni lavoratori (mungitori) erano immuni contro il virus del vaiolo Umano perché erano stati in contatto con bovini malti di vaiolo.Da questa osservazione Jenner pensò che era possibile immunizzarli contro il vaiolo utilizzando il virus del vaiolo bovino che nell’uomo non dava luogo alla malattia ma lo immunizzava contro di esso, formulando il primo vaccino!Altri successi della prevenzione: Difterite (Batterio), il cui agente biologico è Corynebacterium che agisce con una tossina;Poliomielite (enterovirus), grave malattia infettiva a carico del sistema nervoso centrale che colpisce soprattutto i neuroni motori del midollo spinale, il cui contagio avviene attraverso l'ingestione di acqua, cibi contaminati o tramite la saliva e le goccioline emesse con i colpi di tosse o starnuti da soggetti ammalati o portatori sani;Morbillo che può portare ad encefalite.Non tutte le sostanze posso stimolare il sistema immunitario quindi si è costretti a volte somministrare sostanze che Stimolano il sistema immunitario detti Aduivanti.Il sistema immunitario nel corso dei secoli si è Specializzato a costruire difese di tipo anticorpale contro numerosi agenti patogeni.Nell’immunità possiamo distinguere due classi di immunità:Innata ed Adattativa o Acquisita.

• Immunità Innata (risposta rapida) risiede in cellule dove hanno ricevuto, nel loro corredo genetico (ereditato), una serie di informazioni per produrre determinate proteine per interagire contro determinate infezioni.I componenti principali dell’immunità innata sono: Gli Epiteli, Neutrofili e Macrofagi (azione fagocitarla) e Natural Killer (NK) che hanno attività citotossica, il Sistema del Complemento, le Citochine e Chemochine.

• Immunità Adattativa o Acquisita non è presente dalla nascita, come quella innata, ma si sviluppa in risposta alle infezioni, dove gli attori principali, sono i Linfociti T e B, i quali riconoscono milioni di Antigeni grazie ai recettori che essi stessi producono, quindi Non Rientrano Nel Patrimonio

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Ereditario ma il sistema immunitario li deve costruire negli organi Linfoidi Primari

Il sistema immunitario deve poter rispondere dai Virus, Batteri, Funghi fino ai Parassiti, inoltre bisogna tener presente anche le dimensioni degli agenti patogeni, che si può andare dai manometri fino a metri.Il sistema immunitario deve essere capace di differenziare non solo il differenziamento ma anche il meccanismo con cui agire; rispondere rapidamente, di espandere e diversificare la risposta immunitaria.Una fusione che limita il sistema immunitario, soprattutto a carico dei quello adattativo è la velocità di risposta che si presenta lenta, ma molto facilitato dal sistema innato che rappresenta la prima difesa sia temporale che del riconoscimento.Per velocizzare la risposta ci serviamo della Vaccinazione.La risposta Primaria è lenta non è specifica nella funzione, ma la vera e propria risposta è quella Secondaria che è capace di combattere l’agente estraneo avvantaggiata perchè trova un certo numero di cellule che hanno risposto e che memorizzano, dette cellule della Memoria, le quali non hanno solo la Funzione di Memorizzare ma anche Rispondere a quel determinato antigene.Ma un estrema specializzazione può creare qualche problema, nel corso dell’espansione il sistema immunitario può commettere degli errori.Per evitare di commettere errori il sistema si avvale di Segnali ad esempio la reazione infiammatoria, detti anche secondi segnali.Se non ci sono i secondi segnali si va incontro che il sistema immunitario le riconosce come segnali propri.Altro errore è che il sistema immunitario si può rivolgere contro il proprio organismo dette malattie Autoimmuni.Il concetto di Patogenicità risiede nel fatto che un determinato microrganismo può creare danno.L’enorme espansione di riconoscimento è dato dal variare del DNA presente nei linfociti T e B cioè ogni linfocita maturo presenta un DNA ben specifico cioè è avvenuto una ricombinazione per quei geni, materno e paterno, i quali si sono specializzati o diversificati nel riconoscere un singolo antigene.Questa diversificazione deve essere in un certo modo Limitata, in quanto nei linfoidi primari non è possibile la formazione di linfociti

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che riconoscono il Self cioè di distinguere il Self dal Non-Sef (concetto di Proprio e Non Proprio cioè riconosco o non riconosco quella sostanza estranea) che avviene negli organi linfoidi primari.Le cellule poi devono essere Selezionate per la Loro Specificità perché non tutte le cellule che escono dagli organi linfoidi primari verranno attivate ma verranno attivate e rese sempre più specifiche pochissimi cloni rispetto a quelli che si generano negli organi linfoidi primari.Altra funzione è quella di Amplificare una particolare risposta cioè all’interno degli organi linfoidi primari esistono più di una specie ma quella che deve essere selettivamente amplificata è la specie più adatta a quella particolare risposta.Poi abbiamo la differenza tra una cellula che è infettata da virus e un'altra cosa è rispondere contro un batterio che sta per infettare un'altra cellula o tessuto.In alcuni casi abbiamo antigeni intracellulari o extracellulari.Questa diversificazione può avvenire in momenti successivi ad esempio nella risposta primaria si ha un tipo di risposta ma al secondo incontro la risposta va a diversificarsi per essere molto più aggressiva verso un particolare agente biologico, quindi si ha una diversa modalità di risposta.Il tutto poi deve Spegnersi, nel momento in cui si allontana la sostanza estranea il sistema immunitario deve smettere si funzionare per cui ci sono meccanismi che controllano la risposta immunitaria. Ma spegnere non significa Dimenticare ma Ricordare cioè il sistema immunitario deve essere pronto per i successivi incontri dove risponderà in modo immediato, attento, quindi si avrà una risposta immunitaria Secondaria cioè avrà memoria di questo secondo incontro e non più come una risposta primaria.La Ridondanza cioè più tipi cellulari sono capaci di effettuare quasi la stessa cosa il che significa se un tipo cellulare fallisce ci sono altre cellula che svolgono la stessa azione cioè avere finzioni duplicate.Il sistema immunitario deve essere capace di Reinventarsi nelle proprie funzioni, spesso troviamo degli agenti biologici che variano la loro conformazione, ad esempio come un parassita che provoca la malaria Plasmodio che può variare i propri antigeni, oppure nel campo dei virus L’Influenza che da un anno all’altro varia i propri antigeni quindi si può intervenire con la Vaccinazione di anno in anno, ma nel caso della malaria, oggi, è difficile trovare un vaccino.

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Quindi per avere una risposta Ottimale bisogna avere due Fasi:una Prima Fase di risposta immediata non specifica per un singolo antigene ma verso una classe di antigeni che caratterizzano un determinato patogeno quindi risposta INNATA quindi rapida perchè presentano una serie di recettori che ereditiamo dai nostri genitori, non sempre sufficiente ed ecco che entra la Seconda Fase quella ADATTATIVA che può agire con circa trenta differenti tipi di risposte immunitarie, è estremamente precisa e più mantenere memoria di un determinato incontro utile per secondi e terzi incontri ma lo sviluppo della memoria lo si può fare anche con la Vaccinazione.Tempi di rispostaInnata da 0 alle 12 ore successiveAdattativa 12 ore fino a diversi giorniRisposta primaria “Cellule Vergini” o naiveRisposta secondaria o cellule della memoria

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Immuno Medici 1.2 (Mercoledì 5 ottobre 2011)

Principali differenze tra Immunità Innata ed Adattativa

Come gia accennato i componenti dell’immunità Innata sono le barriere fisiche come la cute e tutti gli atri sui componenti come peli, unghie che possono rappresentare una valida barriera contro l’intrusione di sostanze estranee soprattutto di batteri. Oltre alla barriera esterna degli epiteli dobbiamo considerare anche le barriere epiteliali interne quali le Mucose come quella gastrointestinale che quella bronchiale e le loro secrezione tipo il muco che aiuta l’allontanamento delle sostanze estranee, oppure l’attività di enzimi come il Lisozima (prodotto dai granulociti neutrofili, basofili eosinofili, macrofagi, il loro substrato peptideglicano parete cellulare batteri Gram+ una volta attaccati assumono forma sferica), contenuto nella saliva e nelle lacrime la cui azione è quella di rendere la parete batterica più sensibile ai successivi attacchi compreso lo shack osmotico.Quindi nelle barriere va considerato l’efetto fisico delle barriere (cute) sia le sostanze antimicrobiche al suo interno come le Defenzine; particolari classi di linfociti poco specializzati che riescono a funzionare come elementi dell’immunità innata, infatti questi linfociti si ritrovano gia pronti all’interno delle barriere epiteliali in numero sufficienti per riconoscere un ampia gamma di sostanze estranee, vengono considerati linfociti che si trovano a metà strada tra l’immunità innata ed adattativa come il Natural killer che può intervenire con o senza anticorpi.Oltre ad enzimi ci sono delle cellule come i linfociti, fagociti, una particolare classe di linfociti quali i Natural killer (NK), poi ci sono componenti solubili in circolo come il Complemento, le proteine della fase acuta che aiutano l’azione successiva dei fagociti.Lo scopo dell’immunità innata è la rapidità, purtroppo non è specifica di ogni specifico antigene ma specifica di gruppi di sostanze estranee.Meccanismi effettori sono sia mediati da cellule ad esempio Fagociti, sia di tipo Umorale ad esempio il complemento o il lisozima, proteine della fase acuta.

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Scopo tu tutti questi meccanismi è di mantenere frenata l’azione del patogeno nelle ore iniziali e in qualche caso anche giorni per dare tempo alle difese più sofisticate di potersi organizzare e poi agire.L’immunità innata, a parte essere rapida, è dare la reazione infiammatoria, importantissima per il richiamo successivo sia delle stesse cellule dell’immunità innata che di quelle di tipo adattativa.Purtroppo ci sono cose che non possono funzionare bene nel corso dell’immunità innata, infatti l’immunità innata funziona tal quale all’inizio o alla fine dell’evento infettivo quindi non esiste nessun adattamento a stimoli differenti, come pure non c’è protezione verso varianti di patogeni che si possano formare nel corso dell’infezione che non sono riconosciuti dell’immunità innata.Da parte dell’immunità innata non c’è possibilità di memorizzare un’infezione pregressa e quindi di Adattarsi a quella particolare infezione, quindi Assenza di Memoria.L’immunità innata è di tipo Costitutivo, cioè che i recettori dell’immunità innata li ereditiamo in modo identici sulle singole cellule.Segnali di danno, di tipo aspecifico quale LPS o LipoPoliSaccarici, possono attivare le funzioni dell’immunità innata e quindi scatenare la risposta infiammatoria.Per quanto riguarda i componenti dobbiamo dividere in componenti cellulare come i fagociti quali i macrofagi e neutrofili o cellule Natural Killer (NK) una particolare classe di linfociti che non possiede recettori specifici.Per quanto riguarda componenti Umorali quale il complemento, nella sua parte che si attiva mediante meccanismi dell’immunità innata e proteine della fase acuta.Immunità Adattativa è altamente specifica, è antigene specifica non riconosce una classe di antigeni ma riconosce un Singolo antigene, avvolte basta un singolo amminoacido o un singolo gruppo chimico perché l’immunità innata non riconosce più quel determinato antigene.Ha la capacità di ricordare infatti il primo incontro con l’antigene, ha la capacità di amplificare determinate cellule che restano nel nostro organismo per un determinato periodo, questo periodo si chiama Memoria Immunologia che è più o meno lungo a seconda della caratteristica della risposta che è capace di dare quel singolo antigene.

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Questa memoria da la possibilità di rispondere successivamente in maniera più veloce, più forte e in maniera più specifica come tipo di risposta.Si adatta molto bene ad un’eventuale evoluzione del patogeno, quindi variazioni degli antigeni o l’estrema variabilità di grandi numeri di antigeni che riconosce, consente al sistema di essere molto adattabile ai vari stimoli patogeni che può incontrare.Tuttavia i patogeni usano alcuni “trucchi” che possono adottare per sfuggire al sistema immunitario: Possono presentare degli antigeni “nascosti” come nei parassiti che utilizzano dei veri e propri scudi davanti agli antigeni o addirittura cambiarli nel tempo o provocare un abbattimento delle difese immunitarie mediante la produzione di molecole immunosoppressive come ad esempio alcune citochine, importantissime per la regolazione della risposta immunitaria e virus che abbattono la produzione di determinate citochine importantissime per la risposta contro questi virus.Quindi specificità = memoria e adattabilità.Per quanto riguarda la caratteristiche dell’immunità adattativa i recettori sono codificati da segmenti multipli di geni che da la potenzialità al nostro genoma di codificare per molte più proteine però i pezzi di geni devono essere adeguatamente riarrangiati quindi senza un corretto riarrangiamento non potranno produrre un buon recettore come i linfociti B e T i quali recettori sono Tcr (T cell receptor responsabile del riconoscimento degli antigeni presentati da MHC, recettore presente su tutti i T maturi) e Bcr (non ha bisogno di presentazione da parte di MHC, inoltre può essere staccato dalla cellula B e viaggiare nei fluidi) quali recettori sono prodotti sono dopo riarrangiamento dei geni dei segmenti multipli.Altro concetto è la Distribuzione Clonale di questi recettori, cioè come abbiamo detto nell’immunità innata i recettori sono tutti presenti contemporaneamente su ogni cellule ad esempio macrofago, mentre sul linfocita il recettore necessario per il riconoscimento specifico è presente in un solo tipo quindi tutti i cloni prodotti avranno quella singola specificità quindi Distribuzione Clonale singoli cloni hanno singole specificità.Inoltre i linfociti hanno la capacità di distinguere singole molecole la sostituzione di un singolo amminoacido perché una proteina non può non essere più riconosciuta dall’immunità adattativa o recettori che riescono ad individuare strutture destro o levogire.

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L’immunità specifica si divide in due grossi gruppi: di tipo Umorale e di tipo Cellulo-mediata.L’unità Umorale è mediata dai linfociti B mentre la Cellulo-mediata dai linfociti T, ma va considerato che i linfociti T in molti casi aiutano i B.Il suo target ad esempio, sui batteri extracellulare, virus, mediante l’unita umorale, queste sostanze che circolano sono capaci di Bloccare cioè rendere una tossina inattiva mediante una molecola secreta dall’immunità adattativa ad esempio un virus può non più entrare all’interno della cellule se c’è un anticorpo che va a bloccare le proteine indispensabili per l’attecchimento sulla cellula, o rendere fagocitabili questi microbi esterni.L’unità Cellulo-mediata è la risposta a microbi Intracellulari, ad esempio microbi intracellulari nei macrofagi non potranno mai essere attaccati da sostanze solubili ma avranno bisogno di linfociti di tipo T che devono andare ad interagire con la cellula per poter innescare quei meccanismi di distruzione all’interno della cellula, è il caso del linfocita T che va a stimolare un macrofago ad attivarsi per distruggere i microbi che si trovano all’interno; altre volte il linfocita T interagisce con una cellula infettata da un virus e per impedire la replicazione e diffusione di questi virus fa morire la cellula in modo apoptotico, il linfocita preferisce sacrificare la cellula per impedire l’invasione in altre cellule che si trovano accanto alla cellula infettata, quindi tipica azione Cellulo-mediata.Esistono due tipi di immunizzazioni, Attivo o Passivo le quali presentano vantaggi e svantaggi.Nel caso dell’immunità Passiva, se vogliamo eliminare subito l’effetto di una tossina (tetano, bacillo Clostridium “clava” tetani, gram positivo sporigeno) andremo a somministrare non il vaccino, ma daremo direttamente delle sostanze (siero) che andranno a bloccare direttamente la tossina cioè anticorpi che sono stati selezionati contro quella tossina, quindi ha un’azione immediata ma il suo svantaggio è che non conserva memoria, perché non abbiamo fatto espandere quei coloni e resa la conoscenza di questo passaggio.Nel caso dell’immunità Attiva andremo a stimolare l’organismo direttamente con frazioni dell’agente microbico e la cosa importante si manterrà memoria di questo contatto, la cosa negativa è che ci vorrà del tempo.

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Dove Nascono, Vivono ed Agiscono le cellule del sistema immunitario?Le cellule del sistema immunitario di tipo Adattativo nascono negli organi Linfoidi Primari (timo T, midollo osseo B), infatti qui si riorganizzano i geni per poter riprodurre poi i vari recettori ed avere una selezione idonea per funzionare quindi avere un idoneità, verificare un corretto riarrangiamento dei geni e quindi il funzionamento del TCR e BCR e verificare che non si producono TCR e BCR contro antigeni Self.Quindi dagli organo linfoidi primari escono i cosiddetti linfociti “Vergini” cioè mai stati attivati.Il primo incontro con l’antigene avviene negli organi Linfoidi Secondari (tonsille, adenoidi, linfonodi, la polpa bianca della milza, organi linfoidi associati alla cute e alle mucose MALT).

• I linfociti naive raggiungono gli organi linfoidi primari, poi ricircolano nel sangue, se attivati raggiungono la sede infiammatoria, se invece non hanno incontrato nessun antigene continuano a ricircolare negli organi linfoidi secondari. Le molecole che governano questo tipo di circolazione infatti in questa particolare circolazione, negli organi linfoidi secondari sono localizzate le cellule capaci di presentare l’antigene infatti è negli organi linfoidi secondari che viene Concentrato l’antigene estranio, per cui altra funzione degli organi linfoidi secondari è Raccogliere tutte le cellule, segnali dannosi che provengono dai tessuti infiammati o da dov’è avvenuta l’introduzione del patogeno.

Vari tipi di recettori presenti, sulle cellule dell’immunità innata, sono ad esempio Toll-like receptor (TLR) che si trovano sulla superficie delle plasma membrane degli endosomidelle celle dendridiche, dei fagociti, delle cellule endoteliali. I recettori TLR riconoscono una serie di molecole virali e batteriche.Un'altra classe di recettori sono quelle delle Lectine che sono capaci di riconoscere il Mannosio quindi sono capaci di distinguere la superficie di un batterio da una superficie di una nostra cellula.Altra classe sono i recettori Spazzini (presenti sui macrofagi), oppure LNR capaci di riconoscere i peptidoglicani e recettori che riconoscono N-formil-metionina cioè il primo amminoacido delle proteine dei batteri che mediante questo semplice riconoscimento è

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possibile, per il sistema immunitario innato, riconoscere una proteina batteria da una nostra proteina.Per quanto riguarda le molecole solubili come Pentraxine, Collectine capaci di aiutare il successivo riconoscimento delle sostanze riconosciute dal sistema immunitario innato.Un’altra funzione del sistema immunitario innato è di riconoscere il materiale genomico estranio o eliminare materiale estraneo che non è d’aiuto per le nostre cellule.Il sistema immunitario innato, inoltre, riesce a riconoscere un DNA batterico da un DNA un eucariota, infatti il DNA batterico possiede delle sequenze ricche di CG poco metilate quindi riesce a stabilire una differenza ed attivare i meccanismi dell’immunità innata.Alcuni Profili Molecolari Associati ai Patogeni (PAMP) riconosciuti dall’immunità innata come ad esempio riconoscere RNA Virale, dove la caratteristica di questo RNA è quella di passare spesso in una fase a doppia elica.Infatti il sistema immunitario innato lo riconosce e lo elimina ed è quindi un sistema che utilizza per limitare la replicazione dei virus che nel corso della loro vita producono questo tipo di RNA.Quando i vari recettori si attivano, le cellule, come prima cosa, aderiranno meglio all’endotelio quindi si avrà la prima fase dell’emigrazione ai tessuti, attivano alcune chinasi portando alla produzione di Interferone che cerca di limitare quelle funzioni della cellula infettata utili alla replicazione dei virus, favorendo in ultimo la fagocitosi in quanto riconoscono la superficie del patogeno facendo attivare i meccanismi di internalizzazione del batterio nei fagociti.Altri profili molecolari sono: LPS (lipopolisaccaride caratteristico della parete dei Gram negativi) attiva la funzione dei macrofagi; Mannosio dei batteri; Fosforilcolina presente in alcune membrane di batteri riconosciute mediante una proteina di della Fase Acuta detta Proteina C reattiva plasmatica PCR (prodotta normalmente in basse quantità, ma in fase d’infezione vengono prodotte delle citochine che vanno a stimolare il fegato) la sua funzione è quella di attivare il Complemento attraverso la Via Classica.Concetto che oggi si rafforza è che l’immunità innata Collabora con quella adattativa, infatti l’immunità adattativa riesce ad eliminare anche falsi segnali. Il linfocita si attiva non semplicemente con l’incontro con l’antigene ma c’è bisogno che il linfocita deve essere molto Sicuro che quella è una sostanza che sta creando danno e questo lo stabilisce grazie alla collaborazione con l’immunità innata

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infatti l’innata presenta quei recettori di segnale di danno, di sostanze estranee non self quindi questo secondo segnale serve per l’attivazione del linfocita vergine ma nel momento in cui il linfocita vergine incontra una sostanza che può riconoscere ma la riconosce senza il secondo segnale, il linfocita vergine andrà incontro ad Anergia cioè continuerà ad ignorare per sempre quella sostanza.

• Citofluorimetro: quanto una sorgente laser va a colpire una cellula si produce una rifrazione (più è complessa una cellula più il raggio di luce è rifratto) o una diffrazione (studia la grandezza della cellule) cioè due parametri ce permettono di studiare la differenza tra un linfocita da un granulocita.

Immuno Medici 1.3 (Giovedi 6 Ottobre 2011)

Essenzialmente in una differenziazione di tipo funzionale ciascun linfocita lo ritroviamo in differenti organi linfoidi quindi ciascun linfocita avrà proverà differenti tipi di superfici che permettono loro di soffermarsi in particolari tessuti infatti le cellule hanno delle molecole capaci di indirizzare queste cellule in distretti particolari, la stesa cosa vale per queste tre classi di linfociti.La vita e poi l’attivazione di un linfocita passiamo da una fase vergine giunti a maturazione poi i linfociti che controllano l’antigene vanno incontro ad attivazione la quale permette che una parte di linfociti diventa effettrice un'altra parte si mette a riposo e diventa linfocita disattivato.Come abbiamo detto i linfociti vergini si vanno a localizzare nei tessuti linfoidi secondari, mentre i linfociti attivati o quelli effettori vanno nel tessuto sede di infiammazione mentre, quelli della memoria sono più distribuiti e vanno sia nel sito di infiammazione, quindi pronti ad attivarsi o in parte restano residenti nelle mucose.

Qual è il numero di cellule per un particolare antigene?Un dato importante è sapere che per un singolo antigene il numero di cellule vergini sono estremamente poche infatti il nostro tessuto linfoide primario (timo o midollo osseo) produce un enorme variabilità di cellule vergini che ha una conseguenza che per ciascun particolare antigene sono presenti pochissime cellule, non hanno i numeri sufficienti per poter andarsi a localizzare nelle sedi

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dell’infiammazione e quindi poter agire, quindi bisogna amplificare il numero aumentare cellule vergini.Mentre per quanto riguarda cellule Attivate, gia pronte per svolgere la propria azione, per un particolare antigene possiamo avere un numero estremamente alto di cellule. Naturalmente la distribuzione di questi antigeni che possono essere riconosciuti dalle cellule effettrici è molto basso ma il vantaggio che per i pochi antigeni che sono presenti sono presenti molte cellule.Le cellule vergini normalmente sono quiescenti e per poter attivare il proprio ciclo cellulare hanno bisogni dell’antigene, mentre le cellule attivate hanno pronto il loro sistema di duplicazione e clonazione ed ecco la ragione per cui queste cellule hanno attivo il ciclo cellulare quindi consente alle cellule di rimanere in numero elevato.Il ciclo cellulare può attivarsi il momento in cui incontrare l’antigene ma nel momento in cui l’antigene scompare ecco che il cicco cellulare resta quiescente. Più è quiescente il ciclo cellulare più ci sarà perdita naturale di cellule della memoria ed ecco che siamo costretti a fare un Richiamo dopo la prima vaccinazione.Per quanto riguarda le molecole in superficie un recettore importante (emopoietica/interferone o α-β-γ) per i linfociti è l’Interleuchina 2 (citochina) molto importante per attivare il ciclo cellulare. Nelle cellule vergini che non sono sensibili, cioè non devono attivare il ciclo cellulare, il recettore dell’interleuchina 2 è scarso, ma il discorso è diverso per le cellule attivate perché sono molto sensibili alla interleuchina 2 quindi si avrà un alto numero di recettori per l’interleuchina 2.Un altro recettori Homing (consentono al linfocita di essere indirizzato verso un organo linfoide secondario oppure verso un organo specifico in cui vi è proliferazione di patogeni) L-selectina che è presente nei linfociti vergini ma presente in quantità molto basse nelle cellule della memoria attivati. La differente distribuzione delle L-selectine comporta che i linfociti vergini aderiranno agli endoteli che potranno legare la L-selectina, quali gli organi linfoidi secondari. Il vantaggio di questa “selezione” di tessuti è che gli organi linfoidi secondari è quel organo deputato alla concentrazione dell’antigene quindi aumenta la probabilità di far incontrare l’antigene con i linfociti vergini. Da una parte concentra dall’altra richiama linfociti; Mentre i linfociti attivati e quelli della memoria devono lasciare gli organi linfoidi secondari perché hanno ricevuto il

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loro messaggio e non presentano più le selectine ed escono dall’organo linfoide secondario, ma presentano un integrina CD44 poco presente nei linfociti vergini mentre presente nei linfociti attivati e quelli della memoria, questo comporta che quando c’è questo scambio di molecole i linfociti attivati e quelli della memoria potranno localizzarsi negli endoteli sede di infezioni. Tutto questo è favorito da altri recettori quali le Chemochine (prodotte durante l’azione infiammatoria) le quali vengono prodotti dagli organi linfoidi secondari e dai tessuti infiammati che vanno ad attivare o i linfociti vergini o linfociti attivati.CD45 è una molecola di superficie che è capace di regolare la capacità di una risposta ad un antigene, è una molecola che non è particolarmente sensibile ai segnali quindi ha bisogno di un forte segnale per attivare il linfocita vergine, ma nel momento in cui si attiva la CD45 cambia conformazione e rende il linfocita più sensibile all’attivazione.Per quanto riguarda i linfociti B le molecole di superficie sono differenti dove andranno a produrre un tipo di immunoglobulina universale come le IgM, mentre se attivato produrrà immunoglobulina più specifiche (IgG,IgA,IgE) o un aumentata capacità di interagire con l’antigene o attività diverse. I linfociti vergini B non hanno nessuna funzione effettrice se non quella di aspettare l’incontro con l’antigene e quando si attivano sono pronti a secernere anticorpi.Le cellule vergini presentano un citoplasma piccolo mentre le cellule specializzate presentano un citoplasma più grande ed un apparato del Golgi più sviluppato.Il linnfociti B possono specializzarsi nella produzione di anticorpi fino a diventare Plasmacellule.Anche per i linfociti B c’è un gioco di Chemochine e molecole di adesione fa sì che questi linfociti si localizzeranno prevalentemente negli organi linfoidi secondari o nel midollo osseo o tessuti sede di infiammazione.Le caratteristiche degli organi linfoidi primari (timo, midollo osseo) devono presentare dei microambienti capaci di far differenziare le cellule staminali pluripotenti mediante proteine (citochine) e fattori di crescita particolari che vano a stimolare la proliferazione e differenziamento di queste cellule.La struttura del timo si presenta come un organo bilobato, oculato, presenta una midollare (maturi dove incontreranno cellule APC le

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quali espongono antigeni MHC self del timo e servono ad eliminare le cellule T auto reattivee a mantenere cellule T che riconoscono il Self) e una corticale (riarrangiano i geni per i loro TCR e decidere quale linea specializzarsi se CD4 o CD8), vasi di ingresso e l’uscita dei linfociti dal timo, solo quando maturi rientrano nel torrente circolatorio.L’ambiente timico è costituito presenta delle lamine di cellule epiteliali dove aderiscono i linfociti che si stanno sviluppando, si ha anche la prima “educazione” come ad esempio avere dei buoni recettori se no la cellula va eliminata mediante apoptosi (incidenza molto alta, sono pochi i linfociti che lasciano il timo) o che riconoscono il Self anche in questo caso va eliminata o deve avvenire la maturazione di quei linfociti capaci di riconoscere quelle molecole (MHC) che servono alla presentazione di antigeni.Le cellule timiche per esprimere tutti i possibili antigeni presentano un fattore di trascrizione particolare chiamato AIRE che è capace di agire su moti geni del nostro organismo.Il timo con il passare degli anni regredisce ed il tessuto timico viene sostituito da tessuto adiposo, quindi in un certo senso nell’adulto si ha una sorta di invecchiamento del sistema immunitario.Nella Maturazione dei linfociti, ciascun linfocita è caratterizzato dalla presenza di determinate proteine sia intra che extracellulari di superficie quindi studiare queste molecole è possibile studiare il grado di maturazione di quella cellula linfocitaria. Oggi infatti, negli studi dei Tumori Linfoidi, è possibile risalire, con adeguati marcatori, da quale grado di maturazione è partita la cellula tumorale, questo serve perchè a seconda del grado di maturazione la cellula può avere delle caratteristiche biologiche differenti.Alcuni marcatori, evidenziati nella prime fasi di maturazione, sono ad esempio i TdT (terminal desossiribonucleotide transferasi) un marcatore tipico di una cellula che ancora non ha terminato il suo arrangiamento dei geni, una volta terminato il riarrangiamento in superficie compare un'altra molecola CD3 quindi si capisce che il Tcr (recettore deputato per la traduzione del segnale) è sintetizzato quindi presente sulla superficie, quindi in seguito possiamo avere 2 catene che identificano il Tcr che servono alla interazione γδ αβ e poi anche 2 molecole CD4 e CD8 che identificano le 2 classi di linfociti che interagiscono con molecole MHC di classe II, inizialmente presenti entrambi i CD ma poi il linfocita presenterà solo uno dei due CD.

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Un altro recettore importante per la proliferazione è CD1 e CD2 proliferazione che avviene soprattutto nella fase iniziale per la presenza di maturazione che porta al riarrangiamento del gene.Analizzando meglio il processo possiamo dire che attraverso il vaso entra il linfocita immaturo che ancora non produce Tcr, le cellule timiche danno l’opportuno stimolo alle cellule per la proliferazione e per innescare il riarrangiamento per i geni, i geni vengono riarrangiati e si produce il Tcr.Prima domanda che si fa il timo: questo Tcr riconosce il Self ? se non lo riconosce queste cellule vanno in apoptosi, se lo riconosce il processo va aventi e si chiederà il timo, questa cellula riconosce l’antigene self? Si e vanno ad apoptosi. Se non riconosce antigeni self il processo continua e il linfocita si specializza nella funzione CD4 CD8. nel momento in cui diventa CD4 o CD8 può lasciare la midollare quindi nel vaso.Il destino del linfociti B è di entrare negli organi linfoidi secondari che possono essere linfonodi oppure o il tessuto bianco della milza, se incontrano l’antigene diventano cellule effettrici se no ricircolano ancora.Negli organi linfoidi secondari dobbiamo tener presente che esistono una serie di vasi che permettono l’ingresso di cellule o dell’antigene e l’uscita, poi, delle cellule attivate o che sono rimaste vergini. Infatti individuiamo un vaso Afferente linfatico da dove entra la linfa che viene drenata del vicino distratto o viceversa questa individuazione è importante in termini di diagnosi per capire quale organo o tessuto è stato colpito da patologie.Il primo linfonodo, sede di infiammazione, recepisce cellule che sono deputate a presentare l’antigene, le cosiddette APC, poi abbiamo un vaso arterioso da cui entrano linfociti SOLO vergini che si sono maturati nel Timo, solo vergini perché il vaso riconosce i linfociti maturi impedendo loro l’ingrsso ma permettendo l’ingrasso dei linfociti vergini. Possono entrare linfociti sia T che B.Dal vaso linfatico Efferente possono uscire sia linfociti che hanno subito l’incontro con l’antigene che si sono attivati sia linfociti vergini. Una volta usciti del vaso efferente vanno a finire in un'altra stazione linfonodale o alla fine nel dotto toracico, quindi rientrare in circolo.Nel rientrare in circolo dobbiamo distinguere: se sono rimaste cellule vergini, quindi percorreranno la strada per rientrare in un nuovo linfonodo del tessuto linfoide secondario oppure, nel caso in

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cui si sono attivate, si soffermeranno nel tessuto periferico svolgendo la loro azione, una parte di queste cellule attivate saranno cellule della memoria o che rimarranno nei tessuti o si localizzeranno in particolari zone del tessuto linfoide secondario soprattutto nelle mucose.Le cellule che sono giunte a maturazione che hanno incontrato l’antigene o che non lo hanno incontrato usciranno attraverso il vaso linfatico efferente e non attraverso l’arteria perché dall’arteria usciranno solo i linfociti vergini o non attivi (da effettuare un controllo perché sul registratore non si sentiva bene questa parte sottolineata)Un linfocita vergine per entrare selettivamente in un linfonodo linfoide secondario, deve essere riconosciuto da alcune molecole del endotelio del linfonodo il cui endotelio ha una caratteristica morfologica particolare chiamato HEV cioè cellule endoteliali di alto spessore.Con tecniche di immunofluorescenza si possono individuare sia i T (rossa) che B (verde).Dal punto di vista strutturale la polpa bianca è diversa dal linfonodo ma funzionalmente sono molto simili perché entrambe presentano delle zone per la proliferazione all’attivazione sia dai T che dei B.Altro tessuto linfoide secondario è quello associato alle mucose (MALT) le quali hanno nel loro interno delle cellule già specializzate perché sono soggette ad un continuo incontro con degli antigeni esterni o potenziali patogeni come ad esempio l’intestino, tessuto bronchiale. Anche in questi tessuti sono presenti delle zone specializzate per far proliferare le cellule B grazie all’aiuto delle cellule T.Le cellule vergini, per attraversale l’endotelio HEV, presentano dei recettori la L-selettina e il recettore per la chemochina CCR7 dove troveranno il ligando per la L-selettina e la chemochina CCR19 o 21 che attiverà l’ingrasso della cellula attraverso l’endotelio HEV.Per le cellule attivate avremo il ligando per la L-selettina EP che troviamo sugli endoteli sede di infiammazione che permette quindi l’adesione iniziale lenta, ma quello che determina l’arresto stabile della cellula attivata è invece LFA1 VL4 dove sul endotelio troverà IGAM1. Anche qui vi sono delle citochine e recettori specifici che sono indispensabili per questa funzione.

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Immuno Medici 1.4 (Lunedì 10 Ottobre 2011)

Molecole In grado di Legare L'Antigene

Le molecole dell’Immunità Adattativa sono quelle molecole che interagiscono con l’antigene, molecole prodotte dai linfociti B o T o che aiutano l’interazione del peptide cioè il Tcr o Bcr.La grossa differenza tra un Bcr e un Tcr è che il Bcr ha le immunoglobuline come recettore dove presentano una duplice funzione Effettrice e Recettoriale.Per quanto riguarda la funzione Recettoriale le immunoglobuline possono riconoscere sia macromolecole (proteine, lipidi, polisaccaridi) che piccoli composti chimici.Ben diversa è la funzione del Tcr che è capace di riconoscere porzioni dell’antigene (peptidi) però complessati al complesso MHC.Le immunoglobuline possono riconoscere grosse porzioni dell’antigene sia porzioni lineari che conformazionali dell’antigene, mentre il Tcr riesce a riconoscere pochissimi residui aminoacidici.Un'altra grossa differenza è l’affinità che influenzerà il tempo di contatto e le concentrazioni reciproche dell’antigene infatti il Bcr ha un affinità molto più alta del Tcr ciò comporta un tempo di associazione piuttosto rapida rispetto al Tcr che ci metterà molto più tempo per il riconoscimento dell’antigene.Il riconoscimento dell’antigene deve essere estremamente specifico se non lo fosse potrebbe portare ad un problema al sistema immunitario. Essendo molto specifico, la diversificazione tra i recettori deve essere enorme, più aumenta la specificità più deve essere presente un numero di diversi recettori capaci di individuare un antigene specifico, cosa molto diversa che avviene nell’immunità innata dove sono presenti pochi recettori con una specificità per una classe di antigeni, il tutto deve avvenire con un’alta affinità con il concetto di Avidità cioè più siti leganti concorrono al riconoscimento della stesa porzione dell’antigene, infatti con una mancata affinità viene incontro l’avidità il numero di interazioni contemporanee che una di queste molecole più riconoscere contemporaneamente, altra cosa che deve avvenire bisogna attivare per ciascun antigene una funzione quanto più possibile specifica.Il termine Immunogeno indica una sostanza capace di stimolare il sistema immunitario

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Antigene è una sostanza riconosciuta come estranea ma che poi deve essere resa immunogena, ma non tutti gli antigeni possono essere resi immunogeni.Altro concetto è che l’antigene viene riconosciuta una piccola porzione che può essere che più essere chiamata Determinante antigenica ma avvolte il determinate antigenico per poter essere immunogeno deve essere coniugato ad un carrier, quindi una porzione che deve essere riconosciuta deve stimolare il sistema immunitario viene chiamata Aptene che coniugata al carrier la fa diventare immunogena.Nell’ambito dell’antigene distinguiamo Epitopi o Determinanti antigenici, molto spesso gli antigeni sono estremamente grossi e gli anticorpi non riesco ad interagire con tutto l’antigene ed ecco che usano dei siti specifici siti dell’antigene chiamati Determinanti.Le molecole che riconoscono un antigene attraverso uno o due determinanti vengono chiamati Anticorpi, prodotti dal Linfociti B che hanno come recettore gli stessi anticorpi per cui è una molecola estremamente flessibile nel suo funzionamento deve essere prodotta sia sottoforma di proteina di membrana che deve fungere da recettore, sia la stessa molecola deve essere prodotta in forma solubile ed andare ad agire poi a distanza.Come detto precedentemente, non tutti gli antigeni sono immunogeni ma ci sono fattori che contribuiscono all’immunogenicità di un antigene, fattori come l’Estraneità cioè più una molecola è estranea maggiori probabilità ci sono che questa molecola viene riconosciuta ed attivare il sistema immunitario.Per quanto riguarda la Composizione Chimica, la risposta immunitaria sarà ben diversa nei confronti di uno zucchero che nei confronti di una proteina, infatti le modalità di presentazioni cambiano da molecole a molecole, inoltre influenza anche sulla struttura primaria o secondaria, ad esempio se un antigene, in un primo momento presenta una struttura secondaria che viene riconosciuta, ma in un secondo momento la perde, diventando una struttura primaria, qual determinato antigene non viene riconosciuto, oppure una struttura primaria se diventa secondaria può essere riconosciuta e così via con le altre strutture…Le porzioni di antigene che vengono riconosciute come strutture primaria vengono anche detti Determinanti di Sequenza o Lineari, mentre gli antigeni che vengono riconosciuti grazie alla loro struttura secondarie, terziarie e quaternarie vengono dette

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Determinati di tipo Conformazionale. Ad esempio esistono delle allergie verso alcuni componenti dell’uovo come ad esempio una reazione allergica verso una componente proteica Termolabile o Termostabile presente nell’uovo, esempio pratico se un bimbo è sensibile ad una proteina Termolabile probabilmente il bimbo potrà continuare ad assumente l’uovo solo se sia cotto (detta ipersensibilità di primo tipo).Altra caratteristica di un antigene è la sua Forma Fisica la quale favorirà l’immonogenicità in quanto se si presenterà sempre nella sua forma nativa favorirà l’azione del sistema immunitario ma in alcuni casi se una determinata proteina si presenta nella sua forma denaturata cioè si presenta con una conformazione diversa dalla forma nativa, il sistema immunitario non la riconoscerà perché il sistema riconoscerà la forma nativa e non quella mutata.Per quanto riguarda la Degradazione dell’antigene, per essere presentato, alle cellule del sistema immunitario (APC) l’antigene deve essere Processato in componenti più piccoli detti Peptidi, ma se l’antigene presenta una forma particolarmente resistente non potrà essere processata quindi presentata.Esistono anche dei fattori ti tipo Genetico che influenzano l’immunogenicità come ad esempio tra specie differenti ci può essere una differenza nell’immunogenicità cioè vuol dire che un determinato antigene verrà riconosciuto in una specie e non in un'altra specie, oppure all’interno di individui appartenenti alla stessa specie, ci possono essere delle variazioni che rendono l’individuo più o meno sensibile a quel particolare antigene.Come accennato, l’antigene deve essere Processato e Presentato da molecole MHC (sono le proteine più variabili all’interno di individui appartenenti alla stessa specie quindi individui della stessa specie possono rispondere in maniera differente all’antigene esempio all’interno di epidemie alcuni individui rispondono meglio di altri, questo grazie alla variabilità delle molecole MHC) .Altro fattore è l’Età, come menzionato il Timo va incontro a regressione e comporta che il numero di linfociti naive che possono essere prodotti diminuisce sempre di più inoltre, i linfociti naive che sono stati prodotti nel corso della vita dell’individuo sono destinati a diminuire sempre più di numero, per cui l’effetto della distruzione dei linfociti con la regressione del timo che regredisce possono portare ad una minore risposta immunitaria verso gli antigeni.

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Un altro fattore che influenza l’immunogenicità è la Dose dell’antigene, nel caso di una risposta primaria è molto importante una dose che supera un determinato valore, quindi una antigene per essere aggressivo deve superare (calcolato in concentrazione) una certa soglia, ma e tale soglia va oltre soprattutto nella risposta secondaria, può provocare Tolleranza che può essere sia a basse dosi ad alte dosi. Lo studio della tolleranza è importante perché ci consente di creare delle buone dosi di vaccinazioni quindi di prevenire reazioni non volute verso gli allergeni (antigeni innocui), cioè inserendo il giusto quantitativo di allergene per avere una risposta efficace.Altro fattore che influenza l’immunogenicità è l’Introduzione dell’antigene, la quale via preferita è quella sottocutanea o intramuscolare questo si effettua perché l’antigene viene confinato in quella piccola zona, trovando delle cellule ACP molto specializzate che porteranno l’antigene negli organi linfoidi secondari (linfonodi) mentre per quanto riguarda la somministrazione intravenosa è molto più diverso e l’antigene raggiungerà gli organi linfoidi secondari molto più lentamente, in ultimo la via gastroenterica che è la via meno usata.Altro metodo per rendere il soggetto responsivo verso un determinato antigene è quello dell’uso contemporaneo di sostanze che incrementano l’immunogenicità definite Adiuvanti (sostanze che aumentano l’effetto di un vaccino distinguendoli in adiuvanti Incompleti e Completi: Incompleto è il caso del metodo di Freund formato da un olio che viene emulsionato con l’acqua dove si creano delle microvescicole dove viene intrappolato l’antigene dove verrà rilasciato lentamente; mentre quello Completo, che aumenterà la sua efficacia nelle prime fasi dell’immunizzazione, ci aggiungiamo microbatteri morti o porzioni di batteri che stimolano l’immunità innata. Per cui avremo un doppio effetto: rendere l’antigene parzialmente insolubile, il rilascio lento dell’antigene, l’attivazione, con porzioni di batteri, dell’immunità innata inducendo Costimolazione che è il secondo segnale per l’attivazione dei linfociti).Altro fattore che influenza l’immunogenicità è la Natura Chimica, oltre alle proteine sono presenti anche gli Zuccheri (esempio mannosio) i quali sono riconosciuti direttamente dal linfociti B, oppure gli Acidi Nucleici possono fungere da immunogeni come in molte malattie dette connettiviti oppure i Lipidi.

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Nella natura chimica non tutti gli antigeni vengono riconosciuti dalle stesse cellule come ad esempio antigeni che non hanno bisogno dell’aiuto delle cellule T, chiamate anche Timo Indipendenti, cioè il sistema immunitario risponde indipendentemente dal coinvolgimento delle cellule T come i polisaccaridi la quale caratteristica si presenta con una struttura complessa ma i suoi residui riconosciuti del sistema immunitario è identico in tutta la struttura attivando i linfociti B dando inizio ad un’attivazione policlonale, come i flagelli dei Gram + e Gram –Gli antigeni T dipendenti sono le proteine che dovranno essere elaborate e presentate a i linfociti T dove il TCR va a riconoscere una specifica sequenza di aminoacidi quindi una fase importante del riconoscimento è denaturare la proteina, spezzettarla in peptidi quindi rendendola presentabile ai linfociti T mentre il linfocita B riconosce più aminoacidi contemporaneamente disposti in maniera lineare i linfociti T riconoscono solo piccole (7/11) sequenze di aminoacidi dove il TCR riconoscerà solo 2 o 3 aminoacidi all’interno del piccolo frammento di aminoacidi. Grazie al singolo aminoacido il nostro sistema immunitario potrà riconoscere proteine Self che si sono alterate, come nel caso dei tumori dove una cellula tumorale crea proteine non self.Anche il peso molecolare influenza l’immunogenicità.Le Immunoglobuline sono caratterizzate dei domini immunoglobulinici formati da due serie di strutture piatte di β shift intrecciate tenute da un ponte S-S. Queste strutture sono molto presenti nel panorama del sistema immunitario come: nelle immunoglobuline, nel recettore T, nelle molecole MHC, in alcune strutture recettoriali nel riconoscimento delle citochine, presenti in strutture che determineranno le selectine e le addressine.Le immunoglobuline sono strutture glicoproteiche altamente variabili.Il vantaggio strutturale delle immunoglobuline è che essendo compatte e semplici quando si interciano si rendono molto resistenti.La struttura di base di una immunoglobulina è formata da una coppia di catene Pesanti tenute assieme da un ponte S-S, ciascuna catena pesante è composta da almeno 4 domini globulinici. Attaccata a ciascuna catena pensante è presente una catena Leggera tenuta assieme da un ponte S-S. Inoltre all’interno della struttura possiamo distinguere una zona Variabile amino terminale (pesante e leggere) e una zona Cotante CH terminale che

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caratterizza le varie classi delle immunoglobuline. Al centro della molecola troviamo una regione molto flessibile detta Regione Cerniera, molto importante perché permetterà alle braccia dell’immunoglobulina di aprirsi e chiudersi a seconda della distanza dei vari determinanti che deve riconoscere. La forza dell’interazione viene definita Affinità, mentre la sommatoria delle affinità è definita Avidità, maggiore è la possibilità di interagire con più determinanti antigenici maggiore sarà la forza di interazione e maggiore sarà anche l’avidità.Il singolo determinante antigenico è riconosciuto contemporaneamente dalle due estremità delle regioni variabili che sono formate da una porzione pesante e una porzione leggera. Ci sono immunoglobuline che possono interagire con due determinanti contemporaneamente presentando una bassa avidità, ma ci sono immunoglobuline che possono interagire con dieci determinanti antigenici come nel caso delle IgM quindi l’avidità aumenta!Le immunoglobuline essendo delle strutture glicoproteiche i carboidrati rendono la struttura più stabile e meno degradabile e favoriscono determinate funzioni effettrici.I domini immunoglobulinici sono estremamente robusti, se usiamo la papaina va ad interagire con aminoacidi della catena pesante la quale si dividerà un tre porzioni, 2 porzioni Fab (formate da una catena pesante e una legera, frammento variabile) e 1 porzione Fc (formata da due catene pesanti, frammento costante) non più uniti da ponti S-S. Nel frammento (Fab), risiede la specificità dell'immunoglobulina, e quindi la sua capacità di reagire con l'antigene, mentre il frammento (Fc) attua le funzioni effettrici delle immunoglobuline (fissazione del complemento, recettori cellulari, etc.). Fc o facilmente cristallizzabile cioè la cristallizzazione di una proteina si può ottenere solo quando la struttura di una singola proteina è identica, quindi Fc è identica ma Fab non essendo identica non è cristallizzabile. Se si usa invece la Pepsina si formerà un unico frammento Fab2 (uniti da ponte S-S) e due frammenti Fc. Classi di immunoglobuline vengono prodotte inizialmente come IgM che è caratterizzata da immunoglobuline Pentameriche cioè una catena Ј tiene unite cinque immunoglobuline formando un'unica immunoglobulina con dieci residui riconoscendo dieci residui antigenici contemporaneamente.Una immunoglobulina M con alta avidità è necessaria perché quando viene prodotta inizialmente ha un’affinità più bassa di una

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IgG che successivamente verrà prodotta questo perchè l’incontro con l’antigene non si è ancora completato per poter effettuare la maturazione dell’affinità. La IgM nel momento in cui matura l’affinità avviene lo Scambio di Classe con la produzione di IgG che avranno meno avidità ma un’affinità maggiore.Altra classe è quella delle IgE che viene prodotta più tardivamente durante una risposta immunitaria, altra classe è la IgA (immunoglobuline secretorie) che viene invece prodotta all’interno delle mucose.Le IgG vengono prodotte secondo quattro sottoclassi 1,2,3,4 ciascuno caratterizzata da una funzione propria.Un'altra immunoglobulina presente soprattutto nel siero è la IgD la cui funzione avviene in superficie della cellula, infatti distinguiamo due tipi di immunoglobuline: quelle Recettore e quelle Effettrici cioè, Recettore deve essere fissa sulla cellula, quindi è presente una struttura idrofobia che permette l’ancoraggio sulla cellula, mente quelle Effettrici non deve bloccarsi sulla superficie cellulare, quindi è presente una porzione aminoacidica idrofilica.Si può anche avere una condizione in cui un linfocita vergine incontra l’antigene, si ha una maggiore maturazione dell’affinità che consente il passaggio ad altra classe o anche passaggio dalla forma di membrana (recettore) a quella secreta (effettrice). Lo scambio di classe può essere determinato dalla produzione di citochine durante l’attivazione dei linfociti B il quale produrrà immunoglobuline specifiche per determinate funzioni.Una delle funzioni delle immunoglobuline è quella di attivare il complemento, o di marcare cellule per farle distruggere delle NK, o di attivare cellule specifiche quali i Basofili o eosinofili (IgE). Lo scambio di classe consente la specializzazione funzionale dell’ immunoglobulina, mentre la maturazione l’affinità consente un riconoscimento più specifico nell’antigene da parte dell’ immunoglobulina.La funzione della regione cerniera consente di legare due determinati antigenici contemporaneamente, c’è da dire che non tute le immunoglobuline hanno una regione cerniera flessibile, quindi più è flessibile più aumenterà l’avidità verso l’antigene. Le regioni cernere possono formare reticoli.Quanto si parla di Valenza dell’interazione ci si riferisce all’intensità dell’avidità.

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Generazione e Diversità Ig

Per quanto riguarda il meccanismo della generazione della Diversità delle Immunoglobuline, TCR e molecole MHC c’è da dire che sono tre classi di molecole proteiche che devono avere un’adeguata variabilità in quanto devono interagire con gli antigeni. (L’MHC deve identificare un individuo all’intero della specie, quindi deve essere variabile per poter accogliere i vari tipi di peptidi e contemporaneamente deve poter individuare un individuo o gruppi di individui all’interno della stessa specie. Alla base della variabilità dell’MHC c’è un polimorfismo genetico, i geni MHC sono quelli più polimorfi e contemporaneamente più espressi donando loro più variabilità al interno dell’MHC. I geni espressi appartengono a tutti e due i cromosomi, sia materno che paterno, quindi questa combinazione di polimorfismo, poligenia e coespressione porta una variabilità all’interno dell’individuo, cioè di accogliere più tipi di peptidi e contemporaneamente di individuare un individuo all’interno della specie, fenomeno che avviene nello studio di un trapianto dove si va a ricercare quella compatibilità tale che può permettere di effettuare un trapianto, infatti i trapianti sono ostacolati da questa “Marcatura” che ciascuno di noi ha. Se osserviamo le variabilità del MHC queste sono localizzate in due zone ben distinte, una è il Piatto che alloggia il peptide e l’altra è la variabilità dalle catene laterali che formano il Bordo del Piatto che interagiranno successivamente con il TCR).Come gia detto le regioni variabili delle immunoglobuline sono caratterizzate da due piatti di β shift riuniti da un ponte S-S e lateralmente ai piatti si formano dei loop importati per l’interazione con l’antigene.All’interno della porzione variabile delle immunoglobuline sono presenti regioni variabili (o ipervariabili) che saranno quelle che interagiranno con l’antigene tutto il resto servirà solo a stabilizzare ed a orientare l’innesco loop-antigene. La forma dell’interazione con l’antigene possono essere le più varie tipo: a Fossetta, Solco, Piatto Concavo o Protuberanza. Le forze che tengono assieme l’antigene con l’anticorpo sono forze di tipo non covalente, elettrostatiche, legami ad idrogeno, di van der waals, forze idrofobiche.

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I determinanti antigenici li possiamo classificare in: di tipo Conformazionale, antigenici.Per quanto riguarda L’organizzazione della struttura genica delle immunoglobuline, un gene deve sempre avere una regione variabile ed una regione costante. Abbiamo tre regioni cromosomiche, una sul cromosoma 14 che codifica per tutte le catene pesanti, un locus sul cromosoma 2 che codifica per tutti i tipi di catene K e un locus sul cromosoma 22 che codifica per le catene leggere λ.I Locus della regione Variabile sono organizzati in segmenti, questi segmenti essendo in posizioni diverse, all’interno del gene, dovranno avvicinarsi per trascrivere un'unica sequenza utile per la formazione della catena Variabile (V-D-J ossia Variabile, diversità, segmenti di unione).Per la regione Costante (C) nel gene sono presenti vari segmenti C simili tra di loro ma ciascun segmento C codifica per la porzione C che caratterizza ciascuna classe di immunoglobulina ad esempio un segmento C che codificherà per la porzione costante delle IgM o delle IgD delle sottoclassi γ1 γ2 γ3 γ4 oppure delle catene di tipo ε. Nella vita di un Linfocita B questo tenderà a produrre prima le catene M e D poi le γ poi le ε alcune volte le catene α.Nel caso della catena Leggera basta un unica regione C e non è presente la regione d.Una cosa da sottolineare, dopo vari studi (tecnica di Southern blot per lo studio del DNA, Western blot per le proteine e Northern blot per RNA) è che il DNA dei linfociti B non è identico rispetto al DNA di tutto il nostro organismo in quanto si ha una Variabilità di tipo Combinatorio dei linfociti B cioè durante la formazione di una catena si elimineranno dei geni che non verranno codificati ma verranno codificate volo i segmenti VDJ, ma non esiste solo la Variabilità Combinatoria ma anche quella di tipo Giunzionale che amplificherà la variabilità delle immunoglobuline e questo lo farà variando le estremità di ciascun segmento (ad esempio V e J) dove, tramite un enzima detto RAG (enzima che effettua la riconbinazione genetica) avvicinerà ancora di più si segmenti (V e J), dopodichè al centro dei segmenti verranno inserite delle sequenze Palindromiche (sequenze di basi a simmetria binaria: presentano la stessa sequenza se vengono lette in direzione 5’-3’) da un enzima detto TdT, in questo modo le immunoglobuline aumenteranno in misura “teorica”, teorica perché non tutte le catene immunoglobulineche termineranno la loro maturazione in quanto è possibile che all’interno delle catene

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aggiunte vengono inserite sequenze di STOP quindi non verranno tradotte come catene V e J, cosa ben diversa per D che verrà tradotta sempre corretta. Anche la lunghezza, nell’ambito della casualità, può determinare una corretta trascrizione infatti le sequenze devono essere sempre di tre in tre.Una immunoglobulina appena prodotta presenta un’affinità molto bassa per l’antigene, per alzare l’affinità il linfocita deve variare la sequenza di alcuni punti del gene che codifica per quella particolare immunoglobulina e questo avviene in precise zone detti Centri Germinativi, nei quali avviene che: il linfocita B prolifera, incontra l’antigene, ma nel proliferare genera delle mutazioni all’interno delle regioni Variabili queste mutazioni possono sia aumentare l’affinità che diminuire l’affinità. I linfociti che diminuiranno l’affinità verranno deleti quindi si avrà una selezione Negativa (-), mente i linfociti che incontreranno i linfociti con maggiore affinità, verranno favoriti nella loro espansione. Le mutazioni si formano al livello della sequenza VDJ.Il gene delle immunoglobuline deve poter generare una proteina di membrana che una proteina secreta e questo avviene perché sempre all’interno del gene, che codifica la immunoglobulina, vi sono delle regioni che codificano i questi due differenti segnali, uno sarà un segnale idrofobico e un altro un segnale che permetterà l’ingresso nel Golgi quindi sarà esocitato. C’è da dire che entrambe le sequenze verranno strascritte ma al momento della maturazione del linfocita solamente una delle due sequenze verrà mantenuta. Queste sequenze verranno prodotte nel linfocita vergine o nel linfocita appena attivato ed è qui che il linfocita produrrà immunoglobuline di membrana che formerà il recettore, successivamente l’espansione il clone linfocitario giusto diventa plasmacellula quindi produzione di immunoglobulina di tipo secretoria. Quindi avverrà uno splicing alternativo che consente l’espressione contemporanea dallo stesso gene di una molecola transmembrana e di una di tipo secreta.Dallo stesso gene inoltre derivano anche le diverse classi di immunoglobuline come le IgM, le 4 sottoclassi IgG, le 2 sottoclassi IgA, IgD e IgE.Ciascuna classe è caratterizzata da un azione effettrice specifica e una caratteristica fisico-chimica come il trasferimento di immunoglobuline trasferite dalla madre al feto come la IgG1 ha una capacità maggiore di passare rispetto alle IgM; oppure associarsi a

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recettori delle cellule come le IgE che le ritroviamo sui mastociti e i basofili, infatti le IgE sono le molecole effettrici che attivano i mastociti e dei basofili responsabili delle reazioni di tipo allergico. Le IgM e le IgD vengono prodotti quasi contemporaneamente dal linfocita B poi successivamente verranno prodotte prevalentemnete le IgD, il meccanismo di coespressione di IgM e IgD è sempre un meccanismo di splicing alternativo.Per le altre classi di Ig intervengono le Citochine dove governano lo switch isotipico detto anche Scambio di classe.Questo scambio di classe avviene sempre al livello genetico, ma questa volta non avviene all’esterno del gene ma all’interno del gene dove alle sequenze VDJ verrà affiancata una sequenza, ad esempio, γ3 e quindi verrà eliminato del DNA quindi questo linfocita sarà costretto a produrre IgG3, questo meccanismo non è casuale ma grazie ad opportune Citochine intervengono un riconoscimento di queste di scambio.La stessa ricombinazione avviene anche per la formazione del TCR.


Il riassemblaggio delle regioni variabili dei linfociti sia T che B è un evento Irreversibile cioè un linfocita da quel momento in poi è destinato a riconoscere solo quella determinata specificità, questo vale sia per la specificità Combinatoria che Giunzionale.Altra variazione che avviene solo nei linfociti B è l’ipermitazione somantica cioè mutazioni puntiformi localizzate nelle regioni Variabili che consentono un incremento dell’affinità.Mediante le vaccinazioni è possibile indurre la produzione di Ig, ad esempio se si somministra un siero ad un animale da laboratorio lui produrrà il cosiddetto Antisiero (detto anche Policlonale perché deriva da più cloni linfocitari) cioè formato da tutte quelle Ig dove andranno riconoscere i vari determinanti di quell’antigene. Ma avvolte questo non è sufficiente, avvolte per aumentare la specificità verso un antigene ci avvaliamo della tecnica degli anticorpi Monoclonale, cioè riprodurre dei anticorpi capaci di riconoscere un singolo determinante antigenico quindi estremamente specifico. Gli anticorpi Monoclonali possono essere prodotti sempre grazie ad animali di laboratorio (Topo) dove si andrà ad immunizzare il topo somministrando sotto cute l’antigene con adiuvanti, qui si avrà l’espansione dei cloni capaci di produrre varie Ig contro quel

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antigene. Per stabile se è avvenuta la reazione si preleva un pò di siero dal topo, si osserva se è avvenuta la reazione antigene-anticorpo, dopodichè si preleva la milza che conterrà vari cloni linfocitari attivati verso l’antigene inoculato, a questo punto bisogna rendere immortali i linfociti B e questo si fa mettendoli in coltura dove vivono per un certo numero di passaggi che si effettuano fondendo i linfociti B con una linea cellulare molto simili ai linfociti B quali i Mielomi (tumore a partenza da cellule B che producono anticorpi) cellule immortali dove doneranno immortalità ai linfociti B, quindi si andrà a selezionare quei linfociti B che presentano entrambi i patrimoni genetici (Linfocitario e di Mieloma). La selezione di una cellule immortale di mieloma, per effettuare questo procedimento, si effettua sulla base di un difetto genetico cioè la mancanza di un enzima detto ipoxantina-guanina-fosforibosil-transferasi (HGPRT). Questa mancanza consente di selezionare cellule che non sono capaci di crescere in presenza aminopterina che blocca la sintesi delle purine, quindi non si ha la sintesi di un DNA completo, quindi queste cellule di mieloma si dovranno crescere in terreni ricchi di aminopterina. I linfociti B a questo punto riescono ad assorbire il patrimonio genetico dei mielomi e si avranno gli ibridomi a questo punto si selezionano gli ibridomi e si faranno crescere in un terreno detto HAT, in fine avremo linfociti/mielomi capaci di sintetizzare Ig specifici sia di essere immortali (ricordiamo che il linfociti B hanno una breve vita, in questo modo li rendiamo immortali) in ultimo selezioniamo un clone per quel determinante antigentico e lo si fa diluendo il terreno HAT con la presenza di queste celle nel pozzetto non più di 2 cellule le si fanno proliferare poi le si vanno ad analizzare il contenuto di Ig di ciascun pozzetto quindi si passa alla moltiplicazione di questi ibridomi o in incubatrici o all’interno del peritonei di animali da laboratorio.Gli anticorpi monoclonali sono utili in medicina perché, ad esempio, nella diagnostica di laboratorio si possono metter appunto dei dosaggi radioimmunologici oppure si possono utilizzare per terapie specifiche verso cellule tumorali oppure si possono utilizzare in diagnostica per immagine dove possono rendere più visibile un eventuale neoplasia, in quanto si possono associare sostanze fluorescente.Nella risposta immunitaria verso i patogeni va distinta la risposta verso i patogeni Citosolici, Intravescicolari ed Extracellulari.

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Nei patogeni Citosolici la presentazione avviene mediante molecole MHC di classe I° quindi gli antigeni verranno presentati ai linfociti CD8, per quelli Intravesicolari o Extracellulari la presentazione avviene mediante molecole MHC di classe II° e presentati ai linfociti CD4.Il Complemento si attiva con almeno tre metodi differenti dove alla fine della sua attivazione potrà dare attivazione della via Classica, Lectinica e una via Alternativa.L’attivazione mediante la via Classica è una via che richiede la formazione del complesso antigene/anticorpo, se non avviene questo complesso la via non si attiva.Mentre per la Lectinica e la via Alternativa non hanno bisogno di anticorpi per l’attivazione ed adottano sistemi di attivazione tipici dell’immunità innata.Il risultato finale sarà che in quel punto si avrà un richiamo di cellule dell’infiammazione e l’attivazione di queste cellule, quindi l’attivazione degli aventi infiammatori.Altra cosa che può fare il complemento è che nel momento in cui forma dei complessi con i patogeni questi complessi potranno essere più facilmente fagocitati detta azione di Opsonizzazione, in altri casi il complemento può uccidere direttamente cellule o estranee o anomale.Tutte e tre le vie di attivazione convergono tutte nella C3-convertasi con meccanismi diversi a seconda da dove parte l’attivazione, come ad esempio i componenti tipici della via classica è la via C1Q C1R C1S che poi vanno ad attivare C2 e C4 che sono comuni alla via Lectinica quale componente specifico è la proteina legante il mannosio che presenta due proteine Mast1 e Mast2 che sono molto simili a C1R C1S, andando ad attivare C2 e C4 e quindi vanno ad attivare la c3-convertasi.Per la via Alternativa si parte direttamente da C3 in maniera spontanea dove andrà ad attivare la C3-convertasi.

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Complemento

Abbiamo visto che possono essere prodotte Ig calassi differenti, la produzione delle varie classi non è casuale, ma a seconda del tipo di risposta di azione effettrice interverranno alcune citochine nel cambio di classe.Ciascuna calasse di Ig è caratterizzata da un peso molecolare oppure la loro emivita nel torrente circolatorio, ad esempio le Ig con peso maggiore sono le IgM, come già menzionato le IgM non riescono a passare la placenta ma ad esempio le IgG1 e le IgG3 passano senza problemi.Altra caratteristica è nei livelli ad esempio si passa dai 9mg/ml delle IgG1 ai livelli estremamente bassi delle IgE 5x10-5.Non tutte le Ig effettuano tutto ma ci sono Ig che sono specializzate in determinate azioni come le Ig che attivano il complemento sono le IgM, IgG3 e le IgG1 le varie Ig non riescono ad attivare il complemento se no mediante altri tipi di meccanismi.Altre caratteristiche di alcune Ig è il legame ai macrofaci e ai fagociti cioè la capacità di legare antigeni che sono stati legati dalle Ig, normalmente il legame avviene prima all’antigene e successivamente intervengono macrofagi e fagociti sulla superficie di queste cellule che sono state marcate dagli anticorpi. In questo caso gli anticorpi vanno a riconoscere l’antigene, si aggregano e quindi attrattati dai macrofago o fagociti.Ci sono alcune cellule, come le mastocellule e basofili, che riconoscono la porzione Fc di una particolare classe di Ig come le IgE, quindi solo queste cellule risponderanno agli antigeni che sono riconosciuti dalle IgE (come nelle allergie).Altra molecola con cui possono interagire le porzioni costanti delle Ig è la proteina degli stafilococchi infatti solo le IgG solo posso interagire con gli stafilococchi.Nelle fasi di attivazione del complemento troviamo proteine specifiche, un complesso universale e proteine specifiche per l’azione effettrice.Come gia detto, per la via classica proteine specifiche è il complesso C1QRS, per la via lectinica è una proteina legante il mannosio molto simile nel funzionamento e nella struttura del complesso C1QRS, per la via alternativa è presente il componente

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C3 che è comune anche alle altre vie che però si attiva in una maniera particolare dove al centro della cascata si ha sempre un’attività della C3-convertasi che scinde il C3 in C3b, C3a, C5a ance questo verrà clivato (diviso) si giunge alla vera e propria azione effettrice.Si parla di cascata complementare perchè le varie fasi del complemento comprendono delle attivazioni enzimatiche in sequenza che fa sì che nel corso di ciascuna fase ci sia un’amplificazione del segnale iniziale.Le altre molecole con azione effettrice quali C5b alla C9 possono formare complessi di attacco alla membrana e che servono a lisare le cellule di alcuni patogeni e di cellule estranee.Il complesso C1QRS serve la prima via di attivazione del complemento per la via classica è formato da un esamero ha una forma di un ombrello rovesciato dove al centro si troveranno le molecole C1R C1S quando il complesso reagisce con la porzione Fc delle Ig quali IgM, IgG3 e le IgG1 si ha una distorsione del esamero quindi C1R attiva C1S attivando il complemento interagendo con Fc. C1S attiva andrà a clivare C4 dove si formerà C4b che rimarrà sulla superficie in prossimità del complesso antigene anticorpo e C4a resterà solubile. C4b legherà C2 dove verrà clivato da C1S in C2a e C2b formando il complesso C4b2b che andrà a clivare un altro componente del complemento che si chiama C3 che interagirà con C4b2b dove formerà C3b che resterà attaccato al complesso dove si libererà C3a.C1Q effettua una sorta di mediatore tra l’anticorpo e la superficie del patogeno questo legame attiva C1R che cliva a sua volta C1S che a sua colta va a clivare C4 e C2. C4 clivato forma C4b si lega al patogeno e C4a resta in soluzione ed è un mediatore dell’infiammazione. C2 viene olivato e forma C2b che insieme a C4 forma la c3-convertasi, C2 resta in soluzione come una chinina vasoattiva il quale è uno di quei peptidi che mediano l’infiammazionePer quanto riguarda il clivaggio di C3 le C3b agiscono come Opsonine cioè esistono recettori di C3 sui fagociti che riescono a riconoscere i patogeni marcati da C3 (Ricordiamo il fagocita può riconoscere un patogeno in vari modi o perché riconosce direttamente l’anticorpo o perché riconosce il C3 che si è formato con l’attivazione del complemento oppure, come avviene nell’immunità innata, riconosce direttamente alcune molecole di superficie).

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Per quanto riguarda la via Lectinica usa una proteina che è molto simile al C1QRS ma invece di andare a riconoscere Fc vanno a riconoscere il mannosio. Le molecole della via lectinica si attiveranno soltanto quando incontrano il mannosio dei batteri e non quello delle nostre cellule perché la struttura delle molecole della via lectinica ha una disposizione spaziale molto simile ai residui del nostro mannosio delle nostre cellule, ma quando incontra il mannosio dei batteri, che si presenta disposto differentemente dalle nostre cellule, la struttura della via lectinica cambia conformazione attivando le attività enzimatiche attivando la cascata del complemento come avviene nella via alternativa C1QRS.Molte molecole del complemento hanno delle particolarità, ad esempio C4 all’interno della catene si forma un ponte detto Tioesterico (legame tra un atomo di zolfo e uno di carbonio e un atomo di ossigeno con un doppio legato al carbonio S-C=0) che è un legame molto Stabile ma nel momento in cui si ha il clivaggio di C1S il legame tioestere si espone a tutte le altre molecole che vi sono intorno ad esempio se incontra H2O si disattiverà ma se incontra un a proteina o un residuo carbossilico di un patogeno si attiverà questo renderà confinato (concetto confinante) la molecola C4 sul patogeno.Abbiamo detto che le molecole del complemento sono molto stabili ma per quanto riguarda C3 è una molecola molto instabile infatti è una molecola che si può attivare spontaneamente anche senza la c3-convertasi ed è il caso se C3 si legherà ad una cellula patogena o una cellula non patogena infatti esistono dei meccanismi che limitano l’attivazione spontanea di C3 presenti sulle nostre cellule evitando l’attivazione di c3-convertasi. Se l’attivazione avviene sulla cellula estranea il fattore c3-convertasi viene stabilizzato da una proteina detta Fattore P (Properdina), ma se avviene su di una nostra cellula intervengono delle proteine Specie Specifiche (Cr1, proteina H, Mcp o CD46, proteina α) che impediscono l’attivazione del complemento impedendo l’attacco del fattore P stabilizzante. Ad esempio per i trapianti tra specie differenti (allotrapianti) può creare problemi in quanto una delle complicanze sarà proprio l’attivazione spontanea di C3b che non ha la possibilità di essere regolato dalle proteine Specie Specifiche, mentre tra specie simili (xenotrapianto) il problema non sussisterà.Le proteine Specie Specifiche non si limitano solamente ad impedire il legame del fattore P ma possono richiamare un altro fatto detto I

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(inibente) che clivando C3b lo rende inattivo ma questo non succede quando interviene la proteina Daf che stabilizzando impedisce il fattore I, quindi da la possibilità di formare ulteriori molecole di C3quindi alla fine avremo una inattivazione sulla cellula dell’ospite (cellule ospite vuol dire che è una nostra cellula che all’interno ospita un patogeno) mentre sulle cellule ospite o sulle cellule estranee si avrà l’accumulo di C3b consentendo l’azione opsonizzante.In specifico bisogna dire che C3 che nella sua forma attiva C3b lega la superficie del patogeno dove legherà Bb (che deriva dal Fattore B per clivaggio da parte del Fattore D) formando il complesso C3bBb che forma la c3-convertasi che converte altre molecola di C3 oppure se la reazione va avanti formerà la c5-convertasi.Nella via Alternativa per iniziare il processo c’è il bisogno dell’attività di del fattore D, C3b si legherà alla superficie del patogeno lega altre molecole Bb e si formerà il complesso c5-convertasi dove formerà C5 un componente del complesso detto MAC con attività citolitica.Per quanto riguarda la via lectinia e la via classiche le possiamo anche unire, cioè una volta superata la prima fase le due vie utilizzano le stesse proteine .Come risultato finale possiamo dire che tutte e tre le vie di attivazione del complemento convertono nell’attività della c3-convertasi che formata da C4b2b della via classica e lectinica e C3bBb della via alternativa.Ricordiamo che la C3 è la proteina più abbondante del complemento (nel siero si trova in una concentrazione di ben 1,2mg/ml) in quanto è la proteina chiave che deve essere attivata in grosse quantità per poter agire.Ci sono recettori per le proteine del complemento che aiutano le cellule effettrici successivamente, uno di questi recettori è CR1 o CD35 che presenta una specificità nei confronti di C3b, C4b. La sua finzione è di promuovere l’abbattimento delle attività di C3b e C4b, stimola la fagocitosi delle cellule su cui è presente e aiuta gli eritrociti a trasportare gli immunocomplessi. È un recettore che lo ritroviamo sui eritrociti, macrofagi, monociti, leucociti o polimorfonucleati (neutrofili, basofili, eosinofili) linfociti B e cellule follicolari dendridiche.Poi abbiamo CR2 o CD21 presenta una specificità molto simile a CR1 però è presente specificamente sui linfociti B e cellule follicolari

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dendridiche, rappresenta anche il recettore per il virus di Epstein-Barr.Altri recettori sono CR3 e CR4 che si trovano sui macrofagi, monociti e polimorfonucleati e stimolano la fagocitosi.Poi ci sono altri recettori che hanno affinità per C5a e C3a (molecole solubili) attivano le G-protein nelle cellule endoteliali, mastcellule e fagociti quindi hanno un’attivazione delle cellule pro-infiammatorie di tipo cellulare.Per quanto riguarda le molecole C3a, C4a e C5a un effetto di queste molecole è l’aumento della permeabilità vascolare dove permetterà la fuoriuscita di anticorpi al di fuori dei vasi, o riusciranno a richiamare molecole dell’infiammazione sull’endotelio vasale rifornendo il focolaio dell’infiammazione.Andando aventi con la reazione del complemento interverranno altre proteine come C5,C6,C7,C8,C9. C5b è la prima “pietra” del complesso di attacco alla membrana che si formerà successivamente, questo complesso porterà alla lisi della cellula che viene attaccata. C5b legherà C6 legherà C7 che è una proteina anfifilica (presenta una porzione idrofobie ed una idrofilica) incomincia a penetrare nella membrana lipidica interviene C8 che consentita l’attacco di C9 che andrà a formare un poro sulla membrana delle cellule, questo poro richiamerà acqua nella cellula facendola scoppiare (lisi).L’attivazione del complemento porterà a delle conseguenze piuttosto gravi, infatti quest’attivazione deve essere controllata e regolata. Vi sono delle proteine che regolano il complemento come per esempio dall’inibitore di C1 dove abbasserà l’attività del complemento, ad esempio vi sono delle malattie dove l’inibitore è diminuito e quindi porterà a conseguenze gravi, si possono effettuare dosaggi dell’inibitori di C1 in soggetti predisposti nell’attivazione non regolata del complemento.Un'altra proteina che regola il complemento è la proteina legante C4 dove spiazzerà C2b da C4b, oppure il recettore del C1 riesce a spiazzare C2b da C4b, oppure il fattore DAF che accelera il decadimento del complemento, oppure il cofattore MCP che promuove l’inattivazione da parte del fattore I nei confronti di C3b da C4b, oppure il CD59 che previene la formazione del complesso di attacco sulla membrana delle cellule autologhe (non patogene).Nel controllo dell’attivazione del complemento va anche considerato pure che l’azione di queste attività enzimatiche avviene

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esclusivamente sulla superficie dei patogeni o delle sostanze estranee questi frammenti attivi se non trovano una superficie idonea incontreranno l’acqua si disattiveranno in maniera spontanea.Altra cosa da considerare è che spesso queste proteine di controllo non solamente permettono un’attivazione controllata del complemento ma consentono anche la discriminazione tra self e non self. Ad esempio DAF e CR1 sono legati alla membrana attraverso una coda di glicosil-fosfatidil-inositolo (GPI), esiste una malattia genetica nella sintesi di GPI dove causa una Emoglobinuria Parossistica Notturna cioè una lisi spontanea dei globuli rossi che andranno a finire nelle urine.

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Immuno Medici 1.8 (Lunedì 7 Novembre 2011)

Auto Immunità e Ipersensibilità I° Tipo

L’auto immunità è un fenomeno complesso, per qualche malattia si conoscono gli eventi iniziali che portano l’attacco del sistema immunitario delle cellule proprie dello stesso organismo e un ruolo fondamentale lo ha la Tolleranza immunitaria con i suoi meccanismi “imperfetti”.I meccanismi alterati nelle malattie autoimmuni sono sicuramente la discriminazione self e non self, questa discriminazione avviene, ad esempio, quando il linfocitita nel corso della sua maturazione incontra i ligandi negli organi linfoidi primari, momento fondamentale che come visto, ad esempio il Timo che cerca di esprimere moltissime proteine Self fondamentali per l’incontro con linfocita in via di maturazione o al termine della sua maturazione, incontra questi antigeni Self, grazie a questo momento particolare di sviluppo del linfocita, incontra il ligando prodotto dal timo, questo linfocita è destinato ad andare in Apoptosi.Tuttavia non sempre è possibile questo incontro negli organi linfoidi primari per cui altra cosa che avviene che l’incontro con il ligando avviene negli organi linfoidi secondari dove trova una concentrazione maggiore di ligandi per cui il linfocita avverte che non si deve allertare, attivare.Altra cosa che può succedere è che non sempre queste concentrazioni elevate di proteine sefl è costante per cui in presenza di piccole concentrazioni di proteine self il linfocita maturo non si attiva perché l’incontro avviene in Assenza di costimolazione, quindi i linfociti presentano anche un segnale per la costimolazione. Questo segnale è dato dalla presenza di batteri, fenomeni infiammatori i quali possono essere il presupposto per mandare in tilt questo meccanismo di discriminazione del self e non sefl, quindi sono tutti meccanismi che possono essere potenzialmente imperfetti, ma man mano che si verificano questi livelli di discriminazione le possibilità diminuiscono sempre di più di un’attivazione anomala però possono sempre sfuggire quei singoli cloni che poi daranno la malattia autoimmune.Per quanto riguarda i livelli della tolleranza al self c’è da dire che sicuramente esiste una tolleranza centrale dove avviene questo meccanismo di tolleranza centrale come negli organo linfoidi primari,

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timo e midollo e consiste nella delezione di alcuni cloni linfocitari ed in alcuni casi anche in un editing dei recettori dei linfociti per fare in modo che questi recettori non vengano più espressi.Altro meccanismo della tolleranza è la segregazione dell’antigene come avviene in alcuni organi che i cui antigeni normalmente non sono esposti al sistema immunitario (si trovano segregati) dove la segregazione di questi antigeni non hanno la possibilità di venire a contatto creando un sistema di tolleranza nei confronti di questi antigeni, per cui queste barriere fisiche nei confronti degli antigeni self impediscono l’accesso a questi antigeni da parte del sistema immunitario. Organi quali l’occhio, testicolo, una parte del tessuto nervoso, pancreas, antigeni tiroidei.Nella tolleranza avviene anche l’Anergia periferica, cioè un antigene in assenza di costimolazione porta ad una mancata risposta da parte dei linfociti nei confronti di un antigene, meccanismo che avviene negli organi linfoidi secondari. Per cui un antigene presentato senza segnali di costimolazione porta ad un effetto contrario cioè i linfociti non risponderanno più a questo antigene.Un altro livello di tolleranza è mediato dalle cellule T regolatorie dove begli organi linfoidi primari si possono sviluppare non linfociti che attivano nei confronti dell’antigene ma linfociti che incontrando l’antigene sopprimono le reazioni immunitarie grazie a delle citochine che produrre, in pratica nel timo possono uscire queste cellule che si sviluppano grazie allo sviluppo grazie all’incontro con l’antigene self nell’ambiente chimico crea cellule che svolgono una funzione al contrario, anzichè attivare la funzione dell’attività immunitaria li reprimono grazie alla produzione di citochine o di segnali che si scambiano con gli altri linfociti.Altro livello di tolleranza sono i meccanismi di orientamento della risposta immunitaria verso determinati antigeni dove si ha una risposta infiammatoria limitata come la produzione di anticorpi TH2 che in un certo senso possono essere più controllati tramite secrezione di citochine, avvenendo sempre negli organi linfoidi secondari e nei siti dell’infiammazione.Altra limitazione alla tolleranza verso il self è l’esaurimento dei cloni linfocitari, ad esempio nel caso di una forte risposta verso uno stesso antigene succede che i cloni linfocitari si attivano in massa e non vengono rimpiazzati, quindi si ha un esaurimento dell’espansione clonale per effetto di questa attivazione massiva detta anche Apoptosi Post Attivazione cioè un forte incremento di

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attivazione linfocitaria verso una antigene self portando ad un esaurimento del clone.Un'altra caratteristica delle malattie autoimmuni è la Suscettibilità Genetica cioè è stato visto che in qualche malattia autoimmune una predisposizione che corrisponde ad antigeni MHC o alleli particolari dei geni MHC ma dietro a questa Suscettibilità Genetica ci sono dei fattori scatenanti come un’infezione o alcune reazioni infiammatorie di un organo o tessuto ad esempio nel diabete mellito 1 è stato visto che alcuni infezioni virali (Parotide) più essere il presupposto dello scatenamento di un’attività autoimmunitaria nei confronti delle cellule β del pancreas. Altro fattore scatenante per esempio è una reazione infiammatoria particolarmente violenta di un tessuto o di un organo, la reazione infiammatoria crea danno al tessuto distruggendo cellule che portano all’immissione di antigeni self, quindi vi può essere un immissione di quei linfociti sfuggiti alla tolleranza quindi vanno a scatenare una reazione autoimmune verso gli antigeni sefl.Malattie autoimmuni possono essere distinte in Sistemiche o Organo specifiche, cioè se una malattia autoimmune si rivolge verso antigeni ubiquitari (elementi del citoscheletro,antigeni mitocondriali, componenti nucleari,antigeni ribosomiali ecc .) sicuramente i danni che arreca il sistema immunitario sono su più organi del nostro organismo, viceversa se l’antigene è localizzato specificatamente in un organo o tessuto ecco che abbiamo malattie autoimmuni specifiche. Le connettiviti sono malattie autoimmuni sistemiche dove abbiamo la presenza di anticorpi contro componenti nucleari presenti in tutte le cellule e sono di difficile controllo; la tiroidine o Morbo di Graves è una malattia autoimmune organo specifico dove si hanno anticorpi rivolti contro antigeni della tiroide cioè esclusivamente contro antigeni della tiroide e sono di facile controllo somministrando farmaci mirati.I meccanismi effettori di cui si avvale l’autoimmunità sono quelli dell’Ipersensibilità.Altra cosa che spesso accomuna le malattie autoimmuni si osserva il fenomeno di una continua espansione degli epitopi (piccola parte di antigene che lega l'anticorpo specifico) riconosciuti come non self da parte del sistema immunitario. In alcune malattie sistemiche inizialmente si osservano anticorpi verso uno o due proteine del nucleo, ma nei casi più gravi o nel momento in cui la malattia evolve possiamo ritrovare anticorpi rivolti verso lo stesso DNA, quindi si

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osserva un Ampliamento degli epitopi riconosciuti come estranei dal sistema immunitario. Alla base di questo ampliamento vi è la continua distruzione delle cellule self da parte del sistema immunitario che porta ad un aumento degli antigeni che vengono a contatto poi in maniera anomale con il sistema immunitario.Schematicamente si può riassumere dicendo: da una parte abbiamo la suscettibilità genetica che può portare ad una rottura a difetti della tolleranza nei confronti del self ed ecco che resta libero di circolare il clone autoreattivo. Da un'altra parte abbiamo un fenomeno infiammatorio o un infezione, quindi danno del tessuto attivazione delle cellule APC che possono contemporaneamente presentare anche eventuali antigeni self che sono distrutti nel corso del fenomeno infiammatorio o nel corso dell’infezione, quindi esistendo il colone anomalo questo clone si attiva e provoca il danno di tipo autoimmune.Un esempio di incremento di suscettibilità genetica () è quello, ad esempio, di presentare un allele chiamato Dr4 chi lo presenta ha un rischio 4 volte maggiore di ammalarsi di Artrite reumatica, oppure zigote Dr3/4 ha un rischio di 25 volte in più di ammalarsi di diabete mellito o ancora, in presenza del allele p27 incrementa il rischio di quasi 100 volte per l’insorgenza di spondilite anchilosante. Tutto questo dovuto da un effetto detto “Disequilibrio di Linkage” cioè due geni si trovano vicini tra di loro, talmente vicini che non ricombinano e quando si trova uno si trova anche l'altro (sono legati). Questo crea un disequilibrio nella popolazione, che non ha ovviamente un assortimento causale e indipendente dei due geni.Oltre ai geni per MHC si è studiato anche altri geni importanti per il sistema immunitario e soprattutto per la tolleranza, se erano alterati in queste malattie, oppure, studiando su modelli animali, se l’alterazione di questi geni potevano dare malattie autoimmuni e si è scoperto che il gene AIRE se viene eliminato, nel timo di animali, non vengono più espresse tutte le possibili proteine dell’organismo animale per cui questo provoca una forte alterazione della tolleranza centrale dove si avrà una sindrome autoimmune contro vari componenti de sistema endocrino; oppure il gene C4 nel momento in cui manca è stato osservato che viene espressa una malattia autoimmune del sistema nervoso dove porta un allontanamento degli immunocomplessi, C4 è un componente del complemento che aiuta l’eliminazione degli immunocomplessi (antigene-anticorpo normalmente questi complessi devono essere allontanati) ma nel

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momento in cui non vengono allontanati le cellule B tenderanno sempre più ad attivarsi per cui in un meccanismo di tolleranza dovuto all’allontanamento naturale dell’antigene viene a mancare; o ancora ad esempio il gene CTLA-4 è un’importante molecola costimolatoria che partecipa all’interazione fra linfociti T e cellule APC; tali cellule attivano i linfociti T CD4+ e T CD8+ attraverso la presentazione al recettore TCR di antigeni legati alle molecole HLA di classe II presenti nella loro superficie. La molecola di CTLA4, insieme al CD28 (un’altra molecola costimolatoria espressa sulla superficie dei linfociti T) gioca un ruolo critico nella regolazione della risposta dei linfociti T nella presentazione dell’antigene. Infatti, per completare l’attivazione dei linfociti T, che conduce successivamente alla proliferazione linfocitaria, differenziazione cellulare e alla produzione di citochine, è richiesto un secondo segnale (segnale co-stimolatorio). In assenza di un segnale costimolatorio positivo, il legame tra l’antigene e il recettore TCR è inefficace e rende i linfociti T refrattari a ulteriori stimoli (anergy) o induce l’apoptosi della cellula. Questo segnale positivo costimolatorio è determinato principalmente dall’interazione di CD28 con i suoi ligandi, B7-1 (CD80) e B7-2 (CD86) presenti nelle cellule che espongono l’antigene. Anche CTLA4 lega gli stessi ligandi B7 (CD80 e CD86) ma, rispetto CD28, invia segnali inibitori all’attivazione dei linfociti T competendo con il CD28 nel legame con il B7 per il quale ha un’alta affinità; oppure fas e fas-ligando (espressi entrambi sulle cellule T sono detti anche siti di morte dove questi recettori intervengono durante apoptosi) se mancano o sono alterati, per un’anomalia genetica, si possono avere malattie autoimmuni o addirittura delle sindromi linfoproliferative, infatto la proliferazione è fortemente regolata dai meccanismi apoptotici per cui la mancanza di questi meccanismi può dare una malattia autoimmune o dare una proliferazione incontrollata dei linfociti T-CD8; Foxp3 è una proteina importante delle cellule T regolatorie dove la sua mancanza provoca un incremento delle malattie autoimmuni oppure IL-2 ed il suo recettore è uno di quelle sostanze importantissime per la proliferazione dei linfociti, nel momento in cui questo gene non è ben regolato mancheranno quei meccanismi di regolazione dei cloni linfocitari importanti sia per una risposta immunitaria che per il controllo della risposta immunitaria.Alcune malattie Autoimmuni Organo Specifiche:

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• Tiroidite di Hashimoto ; Tireotossicosi; Gastrite autoimmune; Anemia perniciosa (anticorpi contro quei fattori per l’assorbimento per la vitamina B12); Morbo di Addison (insuff. surreni); Diabete mellito tipo I (qui le cellule hanno un ruolo patogenetico, questo perché sono presenti linfociti CD8 che vengono attivati nei confronti delle cellule β del pancreas in quanto le cellule B una volta che riconoscono queste cellule come non self le possono presentare sia a Cellule CD4 che CD8 quindi hanno un ruolo di presentatore dell’antigene e non di produttore di Ig); Miastenia grave (produzione di anticorpi contro il recettore del acetilcolina delle placche muscolari, con paralisi di tipo botulinico cioè flaccida); Infertilità; Sideome di Goodpasture (coinvolge i glomeruli renali); Anemia Emolitica Automi, Sclerosi multipla; Porpora trombocitopenica idiopatica; Cirrosi biliareprimitiva (attacco al tessuto nervoso, Ig contro il sistema nervoso); Epatite cronica attiva; morbo di Graves (anticorpi contro il recettore TSH, provocando l’attivazione del TSH, portando a ipertiroidismo). Le malattie autoimmuni si possono trasferire da un soggetto all’altro anche attraverso la placenta madre/feto come il trasferimento ad esempio di IgG (ma anche malattie come la Miastenia Grave, Graves)Alcune malattie Autoimmuni Sistemiche:• Artrite reumatoide; Lupus eritematoso sistemico (LES) (si ha un attivazione di coloni linfocitari B BCR contro le proteine istoniche H1, dove BCR fa internalizzare tutto il complesso istonico, contemporaneamente ci possono essere cloni linfocitari B che possono riconoscere il DNA inglobandolo lo elaborano per poi produrre anticorpi contro quelle cellule da cui hanno assorbito il DNA); Sclerodermia; Dermatomiosite; Sclerodermia.Le malattie autoimmuni sono croniche perché è presente una reazione infiammatoria persistente nel tempo in quanto c’è l’impossibilità di allontanare l’antigene.Poi abbiamo i meccanismi di feedback positivi dove può succedere che più la malattia avanza più antigene è presente e più la reazione autoimmunitaria diventa consistente, più antigene è presente più si incrementa la reazione autoimmunitaria.Un altro aspetto della cronicità è l’ampliamento dello spettro degli antigeni verso cui si rivolge la malattia autoimmune (LES).Altro meccanismo che incrementa la cronicità è il mancato sequestro di antigeni potenzialmente utili a creare tolleranza, infatti

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in questi di malattie questo meccanismo è stato alterato come ad esempio per cause di tipo traumatico.Nel momento in cui avviene la distruzione di una cellula si ha la fuoriuscita di DNA e se viene a contatto con le cellule B il DNA può essere internalizzato mediante il BCR, ma se queste sequenze sono ricce di GC (Guanina-Citosina) possono attivare i Tool Light receptor-9 i meccanismi dell’immunità innata.Per quanto riguarda i meccanismi della tolleranza esiste anche un altro tipo di concetto ed è che la tolleranza di tipo centrale dove si ha una delezione di cloni è un meccanismo di tipo Recessivo perché adotta un meccanismo di delezione dei singoli coloni ed una eventuale “sfuggita” è dovuta da un imperfezione di questa delezione; mentre per quanto riguarda la tolleranza verso i linfociti regolatori è diverso perché c’è un effetto attivo delle cellule T regolatorie che una volta sviluppate provocano la loro azione negativa sui linfociti circolanti.I difetti genetici che si possono riscontrare, solo su cavie da laboratorio, nelle malattie autoimmuni si deve fare una distinzione tra malattie dovute da un singolo gene come l’alterazione di Fas o Aire.

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Immuno Medici 1.9 Ipesensibilità (Giovedì 24 Novembre 2011)

Ipesensibilità

Nelle reazioni di Ipersensibilità sono reazioni particolarmente aggressive nei confronti dell’organismo per cui appena vi è una serie di risposte del sistema immunitario possono generare danno attraverso vari meccanismi.Una classificazione dei meccanismi di danno mediati da reazioni immunitaria si divide in quattro tipi principali: I° Tipo Immediato o anafilattico, cioè una reazione contro antigeni innocui come pollini o alimenti normalmente mediato da IgE (rivolti contro i parassiti), gli attori che provocano danno sono le mastcellule attraverso mediatori che possono essere rilasciati da queste cellule in brevissimo tempo. II° Tipo Citotossico mediato da anticorpi in quanto sono anticorpi che possono creare danno alle cellule mediante vari meccanismi come, mediante il complemento, la fagocitosi oppure l’anticorpo può influenzare il funzionamento regolare di alcune cellule e questo avviene contro la superficie cellulare o antigeni tissutali comportando l’arrivo di fattori come il complemento o di cellule o anomalie della trasmissione nella funzione delle cellule. III° Tipo Immunocomplessi cioè nel momento in cui l’anticorpo (IgM,IgG) lega gli antigeni in soluzione formando un complesso pesanti possono accumularsi in organi (come rene) o altri distretti creando danno, qui interviene o il complemento o il reclutamento di cellule richiamate dagli Fc che si sono concentrati sopra gli immunocomplessi. IV° Tipo Cellulo-mediata di tipo ritardato dove è un meccanismo che coinvolge più tipi di linfociti (T-CD4 attivando i macrofagi e T-CD8 con l’uccisione diretta delle cellule) che devono agire in sequenza in quanto la reazione del linfocita richiede tempo come ad esempio la reazione alla Tubercolina dove la reazione si manifesta dopo 48 ore quindi dove richiederà del tempo.Ipersensibilità di I° Tipo normalmente è mediata da IgE porta a reazioni più o meno gravi, si può andare dal semplice fastidio come un arrossamento della cute, fino ad arrivare a reazioni sistemiche portando anche a morte il soggetto.Allergeni che normalmente possono dare anafilassi sistemica sono ad esempio farmaci, somministrazione di siero, veleni di animali, cibi.

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Nel corso dell’anafilassi si formerà edema, aumento della permeabilità vascolare, occlusione della trachea fino ad arrivare ad un collasso cardiocircolatorio, morte. Una reazione molto più blanda ad esempio è il contatto con un orticaria in cui vi è una reazione a livello cutaneo dove gli allergeni entrano attraverso la cute, dove in quel distretto della cute si ha un aumento della velocità del sangue e aumento della permeabilità portando al Rossore o rigonfiamento localizzato. Un'altra sintomatologia è quella della rinite, febbre da fieno dove la via di entrata di pollini o polveri contaminate da feci di parassiti o insetti, è attraverso l’apparato respiratorio. Oppure l’asma in genere è data da inalanti dove si ha costrizione di bronchi con produzione di muco e infiammazione delle vie aeree.Mentre allergeni che si introducono mediante alimenti possono essere: noccioline, latte, uova dove può portare a vomito, diarrea prurito e reazioni anafilattiche nel momento in cui questi allergeni vanno in circolo.Una caratteristica degli allergeni è che devono promuovere una risposta di tipo TH2. Molti allergeni essendo di natura proteica dove sono presentati dai CD4 con produzione di citochine che permettono il cambio di classe con produzione di IgE. Un'altra caratteristica di alcuni allergeni è l’attività enzimatica importanti in quanto è possibile una penetrazione un po’ più particolare degli allergeni come ad esempio l’acaro che posseggono un’attività enzimatica di tipo proteolitico che favorisce la penetrazione all’interno dell’organismo. Un'altra caratteristica è la bassa dose dove vi è una produzione di IL-4 da parte dei CD4 dove, per bassa dove si intende una desensibilizzazione dei soggetti.Un'altra caratteristica degli allergeni è il peso molecolare, infatti un allergene per poter penetrare nell’organismo hanno bisogno di avere un basso peso molecolare. Altra cosa che devono mostrare è la solubilità, devono essere molto solubili.Altro aspetto particolare è la stabilità, infatti non tutti gli allergeni sono stabili, come ad esempio gli alimenti come le proteine dell’uovo cioè se un soggetto è sensibile alla proteina dell’uovo non è detto che lo debba assumere intero, potrà assumente solo o l’albume o il tuorlo o cotto o crudo.Un'altra caratteristica degli allergeni è quella di legarsi a molecole MHC II che essendo molecole molto variabili (polimorfe) non tutti i soggetti risponderanno allo stesso modo, cioè un soggetto potrà essere allergico verso un tipo di allergene mentre in un altro

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soggetto quello stesso allergene non avrà alcun effetto, ma questa variabilità di MHC-II non è il sono i soli a partecipare a questi fenomeni.Una proteina antigenica, prodotta dell’acaro, particolarmente studiata è la Der-p1 (dermatofagoide genere-1) la cui caratteristica è che presenta un’attività proteolitica cioè scinde le giunzioni delle cellule epiteliali delle mucose per cui mediante questa attività riesce a farsi strada ed entrare poi a contatto con le cellule del sistema immunitario. Questa proteina vene captata dalle cellule dendritiche, avviene la presentazione ai linfociti T con una reazione di tipo Th2 con produzione di anticorpi IgE.Per le reazioni di ipersensibilità si distinguono due momenti; una risposta iniziale nel corso della quale si ha la produzione delle IgE e la risposta che scatena la reazione immediata in quanto il sistema immunitario al primo incontro non risponde immediatamente a quel antigene perché ci deve essere una sorta di “preparazione”, anche se è immediata, e i sintomi di questa preparazione la produzione delle IgE, dosaggio che si può effettuare in laboratorio.Per quanto riguarda il destino delle IgE c’è da dire che essendo circolanti vanno a legarsi, oltre che all’antigene, sui recettori Fc situati sui mastociti, per cui avremo un certo numero di cellule “armate” di IgE sulla propria superficie, ma può succedere che possono essere reclutate altre cellule come gli eosinofili.La reazione vera e propria avviene quando il soggetto entra nuovamente in contatto con lo stesso antigene e questo provoca l’attivazione dei mastociti armati di IgE, questa attivazione avviene mediante aggregamento con l’antigene che deve essere almeno bivalente, cioè deve accostare più molecole di IgE. Dopo l’agregazione la cellula rilascia dei mediatori Primari (rilasciato immediatamente dando la reazione immediata) e Secondari (rilasciati in un secondo momento danno reazioni più tardive).Un recettore oltre a presentare la subunità Fc presenta anche delle sequenze ITAM (segnale intercellulare che indica che la cellula ha riconosciuto il loro antigene specifico con conseguente attivazione del TCR).Nel momento in cui si liberano e si attivano le chinasi ci sono più vie di traduzione del segnale dove vanno ad agire in punti diversi del metabolismo della cellula ad esempio andando ad attivare la fosfolipasi che sarà responsabile della sintesi di acido arachidonico il quale rappresenterà la base per la sintesi di prostaglandine e

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leucotrieni mediatori importanti. Un'altra via è quella che porta all’attivazione di geni che devono produrre citochine come IL-5 IL-4 che andranno ad incrementare la reattività TH2.La fase immediata è mediata dalla PKC che permetterà il rilascio di istamina (rilasciata rapidamente nell’arco di pochissimi minuti) contenuto nei granuli all’interno della cellula, dalle amine vasoattive che aumentano la permeabilità vascolare, sui bronchi si avrà bronco costrizione, aumento della motilità intestinale, citochine pro-infiammatoria come il TNF il tutto incrementato da mediatori lipidici come Paf, Prostaglandine e leucotrieni.Un altro enzima che viene prodotto è la Triptasi (rilascio è lento 60minuti perché deve essere sintetizzata. Incrementi di triptasi possono stabile se il soggetto sta subendo una reazione allergica fungendo da marcatore dosabile di possibile attivazione di tipo allergico, ma appena finita l’anafilassi queste concentrazioni devono abbassarsi) o la proteina basica maggiore (prodotto dagli eosinofili) che riesce a distruggere cellule complesse come quelle di parassiti pluricellulari.I fattori di trasduzione sono importanti in quanto vengono eliminati, come ad esempio STAT-6 non verrà più prodotta IL-4, 5 e 10 calerà drasticamente aumentando la produzione di interferone-γ. Anche per la produzione per le Ig influirà la presenza di STAT-6 infatti in presenza di STAT-6 le IgE sono alte mentre sono basse le IgG2 se inibiamo STAT-6 diminuiranno le IgE ed aumenteranno le IgG2. Quindi in un animale da laboratorio dove viene represso STAT-6 può essere attaccato più facilmente da un parassita, rispetto ad altri animali dove STAT-6 è presente.Per spiegare l’evento di un’allergia non basta la base genetica ma anche fattori ambientali, infatti condizioni di particolare benessere quindi portando ad una mancanza di incontro verso possibili agenti infettivi può provocare una particolare sensibilizzazione del sistema immunitario nei confronti di sostanze potenzialmente innocue, cioè è come se ad un certo punto il sistema immunitario non trovando cose verso cui rispondere si sensibilizza verso cose inutili, per cui mettendo assieme la suscettibilità genetica e la particolare “pulizia” del soggetto ed ecco che la mancanza delle malattie infettive può portare ad una particolare predisposizione del sistema immunitario a produrre IgE o Ig verso cose inutili.Le sostanze che vengono rilasciate dalle mastcellule possono agire in maniera diversa a seconda del posto dove vengono rilasciate

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come ad esempio nel tratto gastrointestinale l’effetto sarà un incremento della peristalsi ed un incremento della secrezione di fluidi (vomito, diarrea), sulle vie aeree un decremento del diametro dei bronchi ed un aumentata secrezione di muco oppure sul distretto vascolare si avrà aumentato flusso sanguigno e aumentata permeabilità.Sostanze enzimatiche come Triptasi, Chimasi, Catepsine, Carbossipeptidasi importanti per il rimodellamento della matrice del connettivo o mediatori tossici come Istamina che va ad incrementare l’impermeabilità vascolare e causare spasmi muscolari della muscolatura liscia; eparina tossica nei confronti dei parassiti. Le citochine come la 4 e 13 stimolano ed orientano la risposta verso un tipo TH2, mentre la 3, 5 e il CSF che va a promuovere sia l’attivazione che la produzione di eosinofili importanti per l’azione delle IgE. TNF pro-infiammatorio generico stimolando la produzione di citochine ed attivare l’endotelio per l’innesco del fenomeno infiammatorio. Le Chemochine CCL3 che favorisce il richiamo di monociti, neutrofili e macrofagi. I mediatori lipidici come i leucotreni che incrementano la sensibilità della muscolatura liscia verso l’istamnina. Il PAF (fattore attivante piastrine) che attiva i leucociti amplificando la produzione di mediatori lipidici come neutrofili eosinofili e piastrine.Un marcatore per riconoscere la sensibilizzazione nei confronti di sostanze estranee, oltre alle IgE che andranno a riconoscere gli allergeni, sono le sottoclassi di IgG che possono controbilanciare un eventuale livello alto di IgE.Se un individuo è allergico ad esempio ad un determinato polline e/o ad una sostanza alimentare non è detto che è ristretto a quella determinata sostanza in quanto entrambe le sostanze presentano una proteina comune dove il soggetto è allergico.

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Immuno Medici 1.10 (Giovedì 1 Dicembre 2011)

Ipesensibilità II-III-IV° Tipo Accenni su Immunità e Tumori

Per quanto riguarda l’Ipersensibilità II Tipo o citotossicità mediata da anticorpi (ricordiamo che gli attori principali sia nel I°, II° e III° sono gli anticorpi IgE, IgM e IgG) dove questi anticorpi possono creare danno alle cellule come ad esempio una cellula bersaglio (può essere anche una cellula del nostro organismo o una cellule introdotta durante una trasfusione) è oggetto di interesse per il sistema immunitario che incomincerà a rispondere con la produzione di anticorpi dove andranno a posizionarsi sulla cellula bersaglio dove poi interverrà il Complemento che da una parte potrà provocare la lisi della cellula e porterà ad una grossa produzione di C3b il quale verrà riconosciuto da recettori presenti sui fagociti dove li andranno ad attivare la fagocitosi, ma i fagocito possono intervenire, indipendentemente dal complemento, anche con il riconoscimento diretto della porzione Fc. C3b può essere riconosciuto anche dai macrofagi.Un tipo particolare di reazione di citotossicità mediata da anticorpi è la ADCC, anticorpi che vanno a riconoscere (rivestire) la cellula bersaglio ma intervengono anche i NK dove presentano recettori per Fc il quale utilizzando i meccanismi dei CD8 fende l’azione mortale verso la cellula estranea. Per potersi attivare il NK non deve riconoscere MHC.Gli anticorpi non provocano gravi danni, ma in alcuni casi quando vanno ad interagire con le cellule bersaglio possono alterare il funzionamento della cellula bersaglio.Ad esempio se l’anticorpo è prodotto contro il recettore dell’acetilcolina, presente sulla placca motrice, questo recettore non risponderà più all’acetilcolina e questo causerà una paralisi flaccida (Miastenia gravis). Un’altra patologia è nelle ipertiroidismi autoimmuni dove un anticorpo va a colpire il recettore per il TSH ma non disattivandolo ma attivandolo perché si comporta come il TSH ma in quantità minore rispetto alla normale produzione fisiologica perché manca il feedback negativo dove si avrà iperproduzione di ormoni tiroidei e l’abbattimento della produzione del TSH.Meccanismi nelle quali si attiva l’ipersensibilità di II° tipo sono ad esempio malattie emolitiche autoimmuni dove gli anticorpi vanno a

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rivestire gli eritrociti dando opsonizzazione (fagocitosi) degli eritrociti, è il caso di incompatibilità di RH- dove una madre ha due volte RH+. Altra malattia autoimmune causata da anticorpi sono gli anticorpi contro e piastrine dove le piastrine vengono rivestite dagli anticorpi, anche in questo caso vengono opsonizzate e fagocitate dove si possono avere cause come l’emorragie. Oppure possiamo avere anticorpi contro le giunzioni cellulari contro le cellule della cute provocando una delle lesioni bollose tipiche della cute. Oppure gli anticorpi possono andare a colpire cellule dei vasi causando vasculiti dove vanno a richiamare neutrofili che con la loro attivazione provocando fenomeni infiammatori all’interno delle pareti dei vasi. Oppure anticorpi che possono attaccare la membrana basale dei glomeruli renali detta sindrome di Goodpasture dove interviene il complemento o cellule che presentano il recettore per Fc degli anticorpi. Altre volte gli anticorpi sono rivolti contro antigeni batterici come lo Stafilococco ma possono cros-reagire con il tessuto del miocardio e dare una miocardite oppure possono causare artriti nelle articolazioni. Oppure anticorpi contro le cellule parietali dello stomaco del fattore intrinseco dove vanno a neutralizzare il fattore abbattendo l’assorbimento delle vitamina B12 dando la comparsa dell’anemia perniciosa.L’ipersensibilità di III° Tipo intervengono sempre gli anticorpi dove vanno a complessarsi ad antigeni che si trovano in soluzione (liquidi dei tessuti o nel torrente circolatorio) come gia menzionato quando un anticorpo incontra una proteina solubile di grosso peso molecolare ed ha più determinanti antigenici presenti nella stessa struttura questi anticorpi possono formare dei reticoli, questi immunocomplessi posso creare danno nel momento in cui si depositano in tessuti dove richiameranno cellule infiammatorie (macrofagi, linfociti, plasmacellule).Gli immunocomplessi possono essere allontanati grazie ad organi come milza e fegato dove agiscono i macrofagi specializzati che li riconoscono e vengono allontanati, c’è da dire che più grandi sono e meno creano danno più piccoli sono e più danno creano.Quindi l’immunocomplesso di per se concrea danno ma il danno è creato dal richiamo di cellule dell’infiammazione o l’attivazione del complemento.L’Ipersensibilità di IV° Tipo è caratterizzata dalle cellule, è chiamata anche Ritardata perché la componente cellulare è più lenta nell’agire in quanto deve essere richiamata, attivata o c’è bisogno di

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un processo più lungo, come abbiamo visto negli altri casi è la presenza degli anticorpi che possono causare quella sintomatologia. Il prototipo della reazione del Ipersensibilità di IV° Tipo che si utilizza per individuare una sensibilizzazione al microbatterio è la reazione alla tubercolina dove va letta dopo 24/48 ore questo perché l’antigene deve essere introdotto, deve essere elaborato (macrofagi), portarlo al linfonodo dove deve attivare cellule della memoria circolanti che poi saranno richiamate nel luogo dove è avvenuta la prima reazione infiammatoria, poi arrivano i linfociti CD4 di tipo TH1, attivano i macrofagi (con produzione di chemochine dove aumenteranno il reclutamento di cellule dell’infiammazione; interferone-γ che induce l’espressione di molecole di adesione e attiva altri macrofagi a rilasciare mediatori dell’infiammazione; TNF e interleuchina 3 che può agire a distanza per la stimolazione midollo osseo a produrre altri monociti che saranno destinati a diventare macrofagi) a questo punto la reazione è evidente. Quindi l’attivazione di più cellule porta ad un allungamento della comparsa della reazione. In altri casi possono interagire direttamente i linfociti CD8 come ad esempio nel diabete mellito di I° tipo dove si andranno a distruggere le cellule β del pancreas (dove producono Insulina).Qual è il rapporto Immunità e Tumori?Nel momento in cui vi è un immunodeficit (AIDS) si può notare un insorgenza maggiore di tumori. In laboratorio è stata dimostrata l’attività del sistema immunitario contro cellule tumorali mediante esperimenti su topi dove in un primo momento è stato fatto crescere un tumore sulla superficie cutanea di un topo ed in un secondo momento asportato. A questo punto il tumore è stato trapiantato nuovamente sulla pelle del topo ma il tumore in questo caso non si attecchito, a questo punto il tumore viene trapiantato su di un altro topo Singenico (con caratteristiche genetiche uguali al primo topo) dove il tumore si è attecchito. Questo evidenzia che esiste una sorta di rigetto nel topo che inizialmente è stato trattato con cellule tumorali. Si è notato che se insieme a cellule tumorali si somministrano linfociti CD8 ad un topo singente si è visto che le cellule tumorali non attecchiscono.Quindi possiamo concludere che i tumori nel loro sviluppo possiedono una struttura antigenica riconoscibile come estranei dal sistema immunitario, ma c’è anche da dire che in molti casi la risposta immunitaria non riesce a prevenire la successiva crescita dei tumori.

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Lo studio sugli antigeni tumorali è diretto su di una classificazione in antigeni tumori specifici e tumori associati. Tumori specifici sono quegli antigeni particolari nel singolo tumore mentre gli associati si trattava di proteine che diventavano antigeni nel momento in cui si associavano al tumore ma non specifiche del singolo tumore.Le proteine si rendono antigeniche sicuramente per la loro mutazione quindi potenzialmente estranee per il nostro sistema immunitario, ma nel tumore non esistono solamente proteine mutate ma anche un insieme di mutazioni che comportano un riconoscimento da parte del sistema immunitario. Altra cosa che può succedere è che nel momento in cui il genoma della cellula tumorale è alterato si può avere una produzione anomala alterata di proteine ed è questo che può essere un segnale per il sistema immunitario per intervenire contro queste sostanze. Poi esistono antigeni codificati dai virus oncogeni, infatti quando il tumore è generato da un virus oncogeno dove la presenza genera nuove proteine sconosciute dal sistema immunitario dove interverrà contro queste proteine generate delle cellule tumorali. Altre volte il tumore nel suo sviluppo tende a differenziarsi in maniera retrograda cioè diventare cellula più giovane cioè a perdere il differenziamento finale, dove nel perdere questo differenziamento deve possono fare la comparsa di proteine che normalmente sono presenti solamente durante la vita oncofetale, il sistema immunitario non sempre viene a contatto contro queste proteine ed ecco che può rispondere contro queste proteine. In altri casi alterazioni delle modifiche post tradizionali rendono queste proteine non riconosciute più self ed ecco la risposta contro queste proteine. Altre volte non solamente la cellula tumorale manca di un buon differenziamento ma addirittura si differenzia in cellula completamente differente dal tessuto originario, dove questo alterato differenziamento crea delle anomalie nella distribuzione nel riconoscimento degli antigeni self, come ad esempio in regioni dive il sistema immunitario normalmente non è presente (gonadi maschili, occhio, alcune zone del cervello) ed ecco che in questi casi entra in funzione il sistema immunitario.Per quanto riguarda le mutazioni di geni non coinvolti direttamente nella tumorigenesi, come ad esempio i melanomi dove i geni sono normalmente silenti e che si attivano nella cellula tumorale dove sono presenti proteine come MAGE, BAGE, GAGE che sono espresse normalmente a livelli Bassi ma che incrementano la loro espressione in maniera enorme come nei melanomi, questi antigeni

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possono essere usati anche come marcatori tumorali (che non servono come diagnosi, ma per seguire la presenza e l’evoluzione di un tumore). Oppure presenti glicolipidi e glicoproteine GM2 e GD2 dei melanomi che aumentano e che possono essere riconosciuti dal sistema immunitario. Antigeni di differenziamento c’è quello prostatico che si ritrova in alcune cellule non prettamente della prostata dove la loro presenza attiva il sistema immunitario.Altro meccanismo che va considerato nell’intervento del sistema immunitario è che il mancato riconoscimento da parte di alcuni linfociti della cellula tumorale, ad esempio i linfociti NK dove presentano un recettore inibitorio che riconosce MHC di classe I dove se nel corso della trasformazione neoplastica questi geni per MHC di classe I si abbatte, queste cellule non sono più riconosciute come sefl ed ecco che interverranno i linfociti contro le MHC di classe I. In alcuni casi non è direttamente l’antigene che riesce ad attivare i linfociti CD8 ma c’è bisogno dell’intervento helper ed alcune volte dei CD4 detto fenomeno “Cross-priming” o “Cross-presentazione” dove una cellula che presenta l’antigene ha elaborato un antigene riconosciuto da linfociti helper-CD4 dove tramite il ligando CD40 riescono a dare il segnale di costimolazione per far spuntare B7 dalle APC dove, grazie a CD28 attivano i CD8 dove sarà il clone che combatterà il tumore, un altro meccanismo è con la produzione di citochine dove attiveranno i CD8, senza secondo segnale (B7 o Citochine) non vi è l’attivazione del linfocita diventando un linfocita Anergico.Le molecole MHC di classe I va detto che da una parte la loro presenza impedisce l’attivazione dei NK ma in altri casi è fondamentale per la presentazione dell’antigene tumorale e quindi per l’intervento del CD8. La presenza delle molecole di MHC va vista in doppia veste, se presente è utile per la presentazione degli antigeni tumorali se assente può far intervenire i NK.Nel panorama generale nel corso della vita di un tumore può accadere che spesso la risposta, nei confronti della cellula tumorale, richiede una collaborazione ed una costanza nella struttura della cellula tumorale cioè, se ad un certo punto il tumore risponde verso la cellula tumorale iniziale riconoscerà quegli antigeni ma se gli antigeni cambiano o risultano assenti successivamente nella vita del tumore quella cellula non sarà più riconosciuta, oppure può accadere che una cellula tumorale per poter essere riconosciuta o riconoscibile deve poter presentare l’antigene (molecole di MHC) o

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deve in parte collaborare tramite la presenza di Fas ma se questa cellula tumorale cambia radicalmente per un rimodellamento genetico e quindi per esempio mancano di Fas, molecole MHC, l’antigene tumorale che inizialmente è stato riconosciuto, ed ecco che questo clone non è più aggredibile dal sistema immunitario.Una strada che si sta tentando contro i tumori è quello di uccidere un gruppo di cellule tumorali e immetterle in un preparato che funge da vaccino, ma è una tecnica che ancora oggi è sotto studi.

Da integrare immunodeficienze congenite e acquisite perché non fatte a lezione

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