Immunologia 14.1 PDF

14.1 Immunologia 05/11/24 TOLLERANZA IMMUNOLOGICA Viene definita come tolleranza immunologica la mancata responsività a degli antigeni che l’organismo ha già incontrato un’altra volta. Ha quindi caratteristiche simili alla memori...

14.1 Immunologia 05/11/24 TOLLERANZA IMMUNOLOGICA Viene definita come tolleranza immunologica la mancata responsività a degli antigeni che l’organismo ha già incontrato un’altra volta. Ha quindi caratteristiche simili alla memoria immunologica. È stata descritta la tolleranza centrale ed è statp visto come vengono eliminati i cloni autoreattivi, cioè tutte le cellule che potenzialmente sono in grado di riconoscere il self, grazie a meccanismi di delezione (apoptosi). In altri casi si può cambiare il tipo di recettore effettuando l’editing del recettore, cioè la riattivazione dei geni relativi a RAG1 e RAG2 per modificare il recettore (questo caratterizza I linfociti B). Per quanto riguarda i linfociti T regolatori, durante le fasi di maturazione, alcune cellule subiscono una maturazione alterata che li rende in grado di riconoscere antigeni self senza essere delete, diventando invece cellule T regolatorie. TOLLERANZA CENTRALE Questo tipo di tolleranza viene generata verso gli antigeni self e viene indotta nel organi linfoidi primari. Gli effettori sono linfociti immaturi che incontrano l’antigene self quando sono ancora in via di maturazione. A livello timico, durante la fase di maturazione si distinguono le cellule T DN (doppio negative). Esse si possono distinguere in base alla relativa espressione di due molecole, che sono CD44 e CD25: queste sono i marker che vengono studiati per poter differenziare le varie popolazioni cellulari in DN1, DN2, DN3 e DN4. La caratterizzazione dell’espressione di queste due molecole permette di seguire la maturazione dei linfociti nella fase dei doppi negativi e viene eseguita tramite citofluorimetria. Con questo strumento è possibile vedere le varie popolazioni cellulari come dei puntini, grazie a segnali elettrici che permettono di distinguere le cellule in base a morfologia e granulosità (complessità cellulare). Oltre alle caratteristiche morfologiche, si possono identificare le cellule anche in base alla fluorescenza e quindi all’espressione di marcatori di superficie. Sbobinatore: Emma Sutto Revisore: Elena Maria Solari 14.1 Immunologia 05/11/24 TOLLERANZA PERIFERICA Siccome la tolleranza centrale non è perfetta, è necessaria la presenza di T regolatori in grado di sviluppare una tolleranza anche a livello periferico, indotta negli organi linfoidi secondari. Alcune cellule autoreattive (self reactive) sono potenzialmente sempre presenti e vanno tenute sotto controllo a livello periferico, dove si utilizzano i linfociti T regolatori e tanti altri meccanismi. In generale, per la tolleranza periferica si va ad agire su linfociti ormai maturi per generare tolleranza. Vedremo poi tutti I meccanismi che porteranno questi linfociti a diventare tolleranti anche se sono linfociti T potenzialmente pronti per rispondere agli antigeni. I T-REGOLATORI I T-reg vengono descritti sulla base dei marcatori e del funzionamento delle diverse popolazioni. Sono responsabili della regolazione della tolleranza a livello periferico e si distinguono in: 1. T-reg naturali 2. T-reg adattativi/inducibili.. I T-reg naturali originano a livello del timo durante la maturazione dei linfociti T, in una fase molto precoce della loro vita. Sono tutte cellule CD4+, quindi derivano dalle cellule CD4+. Possiedono un meccanismo alterato di maturazione e di sviluppo a livello timico non ancora del tutto chiaramente compreso. Quello che però è certo è il tipo di marcatore che esprimono e la funzione che hanno. Le T-reg si possono anche originare a livello periferico partendo da cellule T CD4+ già mature, queste prendono il nome di T reg adattative o fenotipiche. CARATTERISTICHE FENOTIPICHE DEI T-REG Riusciamo a riconoscere queste cellule perché esprimono le seguenti molecole: - CD4 - CTLA-4: molecola già incontrata parlando del declino di tipo omeostatico della funzione dei linfociti T, è importante perché in grado di interagire con la molecola B7, avendo un’affinità di legame maggiore rispetto a quella di CD28. I linfociti T regolatori competono con i T effettori Sbobinatore: Emma Sutto Revisore: Elena Maria Solari 14.1 Immunologia 05/11/24 per il legame con B7, risultando favoriti grazie all’espressione di CTLA-4. Questo processo controlla e spegne la risposta dei linfociti T. Si tratta di una risposta specifica perché abbiamo dei peptidi antigenici che vengono visti e riconosciuti dai T-reg, la cui attività risulta quindi specifica per quel determinato antigene, determinando la soppressione di quest’ultimo. L’interazione con CTLA-4 porterà all’eliminazione della molecola costimolatoria B7, limitando così la capacità della cellula presentante l’antigene di poter ulteriormente attivare altre cellule, determinando un meccanismo di spegnimento della risposta stessa. Questo meccanismo è caratteristico sia dei T-reg naturali sia dei T-reg adattativi - CD25: è la catena alfa del recettore per IL-2, pertanto i T-reg rispondo all’interleuchina-2, proliferando e svolgendo la loro attività di immunosoppressione - FOXP3: è un fattore di trascrizione cruciale nello sviluppo dei T reg naturali. Topi knock-out per il FOXP3 sviluppano una sindrome autoimmune multisistemica associata all’assenza dei T-reg. Anche nell’uomo, la mancanza di questo fattore di trascrizione causa una rara malattia autoimmune chiamata IPEX (Immune dysregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy X- linked syndrome). Questa può essere definita anche come poliendocrinopatia autoimmune di tipo 1 o sindrome di Whitaker o sindrome APECED (Autoimmune PolyEndocrinopathy- Candidiasis-Ectodermal Dystrophy) T-REG ADATTATIVE Le cellule T reg adattative condividono alcuni meccanismi con I T-reg naturali, ma si caratterizzano per essere FOXP3-negative ma capaci di produrre citochine come IL-10 e TGFβ. Le T adattative si rilevano principalmente a livello delle mucose, dove la produzione di queste citochine inibitorie ha una funzione chiave. Distinguiamo 2 principali sottopopolazioni: 1. Tr1, che derivano dai linfociti T CD4+ naïve, producono interleuchina-10 (IL-10) 2. T helper 3 (Th3), che producono TGFβ Sia i T-reg naturali sia le T adattative sono in grado di produrre citochine inibitorie soppressive che non hanno più un’azione antigene-specifica, in quanto vengono rilasciate nel microambiente e quindi possono avere effetti non solo sulla cellula bersaglio (come avviene per il CTLA-4) ma possono agire anche su tante altre cellule che si trovano in quel microambiente. Sbobinatore: Emma Sutto Revisore: Elena Maria Solari 14.1 Immunologia 05/11/24 In particolare: - TGFβ va a ostacolare la proliferazione e la funzione di altre cellule, come le cellule B citotossiche o le cellule NK, sopprime l’attivazione di neutrofili e cellule endoteliali, inibisce la differenziazione dei macrofagi in M1 inducendo il fenotipo dei macrofagi M2, induce lo switch isotipico verso le IgA, inibisce le risposte infiammatorie mediate dalle cellule T helper 1 a livello intestinale. - IL-10 è l’altra citochina inibitoria, in grado di inibire la produzione di IL-12 da parte di macrofagi e cellule dendritiche, inibisce l’espressione di molecole costimolatorie da parte delle APC Riassumendo, i T-reg, che siano naturali o adattativi/indotti, sono dei linfociti T regolatori che vanno a inibire l’attivazione dei linfociti T, interferendo con i primi eventi dell’attivazione dei T a livello dei T naïve, vanno a inibire i linfociti T effettori e inibiscono l’attivazione anche di altre cellule grazie alla produzione di citochine di tipo inibitorio. I T-reg li troviamo soprattutto a livello delle mucose nel mantenimento dell’omeostasi a livello del tessuto, nel controllo della risposta nei confronti degli antigeni self, ma anche nel controllo di tutti gli antigeni innocui con cui noi veniamo a contatto dall’ambiente esterno. EFFETTI DANNOSI DEI T-REG Ci sono tante situazioni in cui la presenza dei T-reg può creare gravi problemi: i T- reg sono numerosi a livello delle masse tumorali e controllano i linfociti presenti nel microambiente bloccando le risposte nei confronti degli antigeni tumorali. Se pensiamo a una massa tumorale, vorremmo avere delle cellule CD8+ che vanno a uccidere le cellule tumorali, dei linfociti CD4+ T helper 1 che producono IFNγ per potenziare l’attività di uccisione dei macrofagi. Tuttavia, i tumori producono chemochine che portano al reclutamento di linfociti T regolatori nella massa. Ci sono poi fattori di crescita che inducono la proliferazione di queste cellule FOXP3+ (T reg) a livello della massa; inoltre, si ha il controllo del fenotipo delle cellule APC; le cellule dendritiche lì presenti porteranno all’attivazione dei T CD4+ portandoli a diventare T-reg. Sbobinatore: Emma Sutto Revisore: Elena Maria Solari 14.1 Immunologia 05/11/24 L’altra situazione in cui si possono avere gravi problemi se si hanno tanti T-reg è relativa al controllo delle infezioni di tipo cronico. In questo caso, è facile vedere la presenza di T-reg perché la concentrazione dell’antigene è bassa, il sistema non riesce a eliminare il patogeno che persiste; abbiamo quindi un’infezione persistente da un numero limitato di patogeni, condizione che porta a cronicizzazione del fenomeno con linfociti citotossici che non funzionano bene. La presenza di linfociti T regolatori, sia di tipo indotto che naturali porterà al blocco dell’attività dei linfociti citotossici e dei T helper con interazioni di tipo diretto oppure con la produzione di citochine come IL-10. MECCANISMI ALLA BASE DELLA TOLLERANZA PERIFERICA Esistono vari meccanismi che portano alla tolleranza di tipo periferico: - Delezione (apoptosi): anche a livello periferico le cellule possono essere indotte a morire se vedono gli antigeni - Soppressione: blocco dell’attivazione da parte dei T-reg appena trattati - Anergia MECCANISMO DELL’ANERGIA Le cellule che vedono l’antigene in una condizione non ottimale diventano anergici, rimanendo non funzionali. Se rendiamo anergiche delle cellule, queste ultime non si risponderanno più in maniera appropriata e non potranno essere riattivate. Questo meccanismo dipende dalle molecole costimolatorie, B7, fondamentali per determinare la responsività di una cellule: esiste la risposta normale con segnale di attivazione (primo e secondo), invece nel caso di anergia abbiamo un linfocita T naïve che vede il peptide antigenico nel contesto dell’MHC II ma non vede molecole costimolatorie sulla superficie della cellula APC, visto che è stata trattata chimicamente, e pertanto non riceve il secondo segnale di attivazione; senza il secondo segnale il linfocita T diventerà non responsivo. La stessa cosa può essere indotta con l’interazione con un recettore di tipo inibitorio. Sbobinatore: Emma Sutto Revisore: Elena Maria Solari 14.1 Immunologia 05/11/24 In questo tipo di esperimento si dimostra quanto è importante il ruolo delle molecole costimolatorie in questi processi. Il primo trattamento su queste cellule T prevede quindi l’interazione con cellule APC che, essendo state trattate chimicamente, non esprimono molecole costimolatorie, dopo 18- 24 ore le cellule T vengono ancora di nuovo messe a contatto con la cellula APC funzionante, e anche in questo caso si vede che la cellula non risponde ed è quindi diventata anergica. Per poter stimolare il linfocita T, la cellula APC deve essere viva? Riutilizzando la cellula trattata chimicamente aggiungendoci la molecola costimolatoria, il linfocita riceve il primo segnale e poi il secondo, diventando responsiva. Quindi, non deve essere per forza la cellula APC a fare il secondo segnale, ma basta che sia presente questo secondo segnale (le molecole costimolatorie) anche se la cellula APC è spenta. Un altro esperimento che prova l’importanza delle molecole costimolatorie consiste nel dare la cellula APC non funzionale, senza dare la molecola B7, ma stimolando il recettore per il CD28 con un anticorpo attivante che va a indurre determinati segnali. In questo caso è possibile evidenziare l’attivazione della cellula T. Con questi esperimenti si cerca quindi di capire quali sono gli elementi che possono indurre l’anergia in una cellula e l’importanza del ruolo delle molecole costimolatorie. LINFOCITI B E TOLLERANZA Anche per i linfociti B, come abbiamo visto, esiste una tolleranza, che viene innescata a livello del midollo osseo. Nel contesto della presentazione degli antigeni, per i linfociti B esiste la possibilità di fare l’editing del recettore, quindi riattivare i geni RAG-1 e RAG-2 e iniziare un nuovo round di V(D)J recombination a livello delle catene leggere, modificando la loro capacità di legare l’antigene. Questa capacità di effettuare l’editing del recettore avviene quando il linfocita B riconosce con elevata affinità di legame gli antigeni self: in questo caso, o tenta la riattivazione di RAG-1 e RAG-2 innescando l’editing del recettore, oppure va in apoptosi. Quando il riconoscimento degli antigeni self nel midollo osseo ha un’avidità bassa la cellula B non muore ma può diventare anergica. Sbobinatore: Emma Sutto Revisore: Elena Maria Solari 14.1 Immunologia 05/11/24 L’anergia, però, non può mantenersi per tutta la vita del linfocita; infatti, queste cellule anergiche con bassa funzionalità possono potenzialmente riprendere la capacità di riconoscere gli antigeni. Anche per i B, quindi, abbiamo l’anergia, la delezione e l’editing del recettore come meccanismi per generare tolleranza, ma esistono anche altri modi per poter inibire la loro attività, ad esempio sfruttando la presenza di un particolare recettore per la porzione Fc delle immunoglobuline: per indurre tolleranza nei B si può anche sfruttare la presenza del CD32, che dà dei segnali di tipo inibitorio. Se incontriamo un antigene legato a una IgG, questo segnale prevarrà sul segnale attivatore e bloccherà la risposta del linfocita B. Questo meccanismo viene utilizzato nella terapia delle malattie autoimmuni e nella incompatibilità materno-fetale. Sbobinatore: Emma Sutto Revisore: Elena Maria Solari