Sistema Immunitario PDF

SISTEMA IMMUNITARIO Meccanismo di difesa non speci co Meccanismo di difesa speci co (sistema immu...

SISTEMA IMMUNITARIO Meccanismo di difesa non speci co Meccanismo di difesa speci co (sistema immunitario) PRIMA LINEA DI DIFESA SECONDA LINEA DI DIFESA TERZA LINEA DI DIFESA Pelle Globuli bianchi fagociti Linfociti Mucosa Proteine antimicrobiche Anticorpi Secrezioni della pelle e della mucosa Risposta in ammatoria La prima linea di difesa aspeci ca dell’ospite è rappresentata da barriere siche che isolano il compartimento interno ed evitano ingresso di microrganismi come la cute (i cheranociti, essendo scarsamente vitali, non sono un bersaglio ideale per la replicazione di microrganismi patogeni), le mucose e le relative secrezioni. La seconda linea di difesa comprende meccanismi più complessi ma sempre aspeci ci come: -proteine antimicrobiche (complemento e peptidi antimicrobici) -risposta in ammatoria -fagociti (monociti, macrofagi e cellule dendritiche) -cellule NK (riconoscono in modo aspeci co le cellule infette e le uccidono il granzima) L’e cacia dell’immunità innata dipende dalla possibilità delle cellule di riconoscere in maniera a-speci ca: questo si realizza attraverso una famiglia di recettori, ovvero i PRRs, presentati dalla quasi totalità delle cellule dell’organismo (sono comuni ad una grande varietà di organismi, anche molto diversi fra loro e ciò indica che l’immunità innata è una caratteristica evolutiva poco recente al contrario dell’immunità speci ca che è esclusiva solo dei vertebrati) e che sono caratterizzati da una certa speci cità verso i PAMPs (elementi conservati e invarianti dei patogeni). Una tipologia di PRRs particolarmente importante è la famiglia dei TLR (toll-like receptors): -TLR1, TLR2, TLR4, TLR6: proteine di super cie espresse dalla maggior parte delle cellule (anche durante vita embrionale) in grado di riconoscere diverse tipologie di PAMPs e di dare avvio ad una cascata di traduzione del segnale—> l’evento nale è rappresentato dalla attivazione del fattore NF-KB che entra nel nucleo e modula la trascrizione di geni che codi cano per citochine e altre proteine di difesa. -TLR3, TLR7, TLR8, TLR9: sono PRRS contenti all’interno di endosomi la cui attivazione comporta l’avvio di una cascata di trasudazione che si conclude con attivazione del fattore IRF7 che poi attiva il NF-KB, il quale entra nel nucleo e modula la trascrizione di proteine coinvolte nel processo di difesa. ffi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi  I PAMPs sono molecole fortemente conservate fra i diversi patogeni che possono essere riconosciute dai PRRs dando via alla risposta difensiva innata: Ad esempio le componenti della parete cellulare di microbi (PAMP) vengono riconosciute dal complemento (PRR) e attivano osponizzazione e attivazione del complemento; oppure le lipoproteine del Gram positivi (PAMP) vengono riconosciute da TLR-2 e la conseguenza dell’interazione è l’attivazione dei macrofagi e la secrezione di citochine in ammatorie. Le diverse tipologie di patogeni sono in grado di stimolare quindi diverse tipologie di TLR a seconda dei PAMPs che presentano. I patogeni sono spesso in grado di evadere questi meccanismi di riconoscimento in diversi modi: -modi cazione del target molecolare che attiva la segnalazione TLR-mediata come nel caso di P. Aeruginosa -interferenza con la cascata di traduzione della segnalazione TLR-mediata come nel caso di Y. Pestis -espressione di proteine che facilitano invasione dei macrofagi come Shigella e Listeria L’attivazione quindi dei TLR comporta la produzione di diverse tipologie di proteine come: -Citochine (attivano e stimolano le cellule del sistema immunitario) -interferoni (stimolano e attivano le cellule del sistema immunitario) -chemochine (attraverso la chemiotassi richiamano le cellule immunitarie) -COX2 (consente la produzione di prostaglandine e trombossani) Questi fattori consentono di attivare la risposta in ammatoria e danno avvio all’attivazione della risposta immunitaria speci ca. Quindi: I PAMPs appartenenti ai patogeni vengono riconosciuti dai PRRs (tra cui i TLR) che danno avvio alla risposta difensiva innata I TLR attivati comportano la produzione di diverse tipologie di proteine (quelle elencate sopra) che attivano la risposta in ammatoria e danno avvio alla risposta immunitaria speci ca. fi fi fi fi fi fi  CELLULE DEL SISTEMA IMMUNITARIO CELLULE MIELOIDI CELLULE LINFOIDI MASTOCITI Granulociti—> Baso li Cellule T Neutro li Eosino li Monociti—> Macrofagi Cellule B Istiociti (macrofagi residenti) fi fi fi Le cellule del sistema immunitario prendono origine e spesso raggiungono la maturazione nel midollo osseo poi migrano circolando per via ematica e linfatica per operare un continuo controllo dei tessuti. Fagociti I fagociti si distinguono in macrofagi e granulociti neutro l. 1)macrofagi i monociti sono i macrofagi che si trovano in circolo e assumono una conformazione diversa rispetto a quella che hanno nei tessuti. Sono cellule mononucleate con capacità di fagocitosi e meccanismi di uccisione dei patogeni sia intracellulare che extracellulare. Sono coinvolti nel processo di rimodellamento tissutale e secernono citochine con attività pro-in ammatoria; inoltre hanno importante funzione di presentare antigene ai linfociti T-Helper (antigen presenting cell). Marker: CD14 2)granulociti neutro li Marker: CD66 polimorfonucleati, aumentano notevolmente di numero nelle infezioni batteriche. Hanno un nucleo con forma caratteristica presentante più lobi (polimorfonucleati) e numerosi granuli neutro li. Hanno spiccata capacità fagocitaria e di uccisione intracellulare dei patogeni grazie a diversi granuli quali: -Granuli azzurro li: contengono idrolasi acide, mieloperossidasi, proteasi neutre, NADPH-ossidasi, lisozima e proteine cationiche. -Granuli speci ci: contengono fosfatasi alcalina, lisozima, lattoferrina e collagenasi. I granuli sono molto importanti per espletare la funzione fagocitaria a livello tissutale dove vengono richiamati da sostanze ad azione chemiotattica. Le cellule fagocitarie derivano tutte dalle cellule staminali del midollo osseo e poi migrano nei tessuti; sono capaci di legarsi all’agente patogeno (antigene), rinchiuderlo nel citoplasma ed ucciderlo con diversi sitemi che, se eccessivamente violenti, possono intaccare i tessuti vicini. Per uccidere i patogeni le cellule fagocitarie utilizzano intermedi reattivi dell’ossigeno, dell’azoto ed enzimi lisosomiali che vengono rilasciati nelle vescicole in cui sono stati interiorizzati i batteri. Riconoscono i microrganismi grazie a diversi recettori di membrana come i recettori per i residui di mannosio e peptidi contenenti N-formilmetionina prodotti dai batteri e recettori TLR (toll like receptors) che risultano coinvolti nelle risposte a di erenti microrganismi—> dopo aver identi cato la struttura microbica il TLR invia il segnale attraverso una via comune che conduce all’attivazione dei fattori di trascrizione, soprattutto NF-KB (nuclear factor kb) il quale stimola la produzione di citochine e di varie proteine responsabili dell’attività battericida dei fagociti. Nei mammiferi sono stati identi cati 10 di erenti TLR: fi fi fi fi ff fi ff fi fi fi  TLR LIGANDO MICROORGANISMO TLR 2 Lipoproteine Batteri Gram- Peptidoglicano Leptospira LPS Miceti Zymosan TLR3 DS RNA Virus TLR4 LPS Batteri Gram- Clamidia TLR5 Flagellina Batteri agellati La funzione dei fagociti si esprime maggiormente a livello tissutale dove queste cellule vengono richiamate grazie a particolari sostanze chemiotattiche che possono essere prodotte direttamente dal patogeno, possono essere se no rilasciate dopo la formazione dell’immunocomplesso per intervento del complemento oppure possono essere rilasciate dai linfociti attivi richiamati nel sito di infezione. Questo meccanismo è molto evidente nelle infezioni da E. Coli nel suinetto, ovvero enteriti proprie dello svezzamento: Le sostanze chemiotattiche inducono l’espressione di molecole di adesione a livello endoteliale (endotelio vasale), quali le ICAM (intracellular Adhesion molecules) che interagiscono con i recettori dei neutro li formati da selettive e integrine: i neutro li aderiscono alle cellule endoteliali e lasciano il comparto capillare attraverso il meccanismo della diapedesi (con questo termine si intende il passaggio di elementi cellulari del sangue attraverso le pareti intatte dei vasi capillari e delle venule: si tratta perlopiù di elementi a funzione fagocitaria che, dopo aver aderito all’endotelio, attraverso movimenti ameboidi, si insinuano nello spessore delle pareti vasali, le superano e si portano nell’intimo dei vari tessuti. L’adesione e i movimenti attivi delle cellule in diapedesi sono possibili per l’attività dei microtubuli e dei micro lamenti contrattili del citoplasma. É molto intensa negli stati in ammatori). Una volta giunti a livello tissutale, migrano seguendo il gradiente di concentrazione dei fattori chemiotattici e vanno a fagocitare il microorganismo— >questo meccanismo prevede la formazione di un fagosoma creatosi dalla invaginazione della membrana dei neutro li che si andrà a fondere con i granuli dei neutro li formando così il fagolisosoma. Il processo viene completato dalla degranulazione dei neutro li che, liberando gli enzimi idrolitici e proteolitici, creano un ambiente acido utile alla digestione e in grado di eliminare il patogeno fagocitato. Le cellule fagocitarie come i neutro li/monociti/macrofagi distruggono i microrganismi fagocitati producendo il fagolisosoma, ovvero un tipo speciale di fagosoma dove vengono rinchiusi e distrutti per mezzo di composti per essi tossici. Questi composti tossici per il patogeno vengono prodotti attraverso due vie: 1)via indipendente dall’ossigeno (es. lisozima e lattoferrina): fl fi fi fi fi fi fi fi fi  Molecola e ettrice Funzione Proteine cationiche (ex. Catepsine) Induzione di un danno nelle membrane microbiche Lisozima Idrolisi della parete batterica Lattoferrina Sequestro del ferro che diventa meno disponibile per i batteri Proteasi Digestione dei microorganismi uccisi 2)via dipendente dall’ossigeno in cui si producono le specie reattive dell’ossigeno: Con il termine esplosione respiratoria si intende descrivere la liberazione delle specie reattive dell’ossigeno da parte delle cellule fagocitarie del sistema immunitario come neutro li o monociti quando entrano in contatto con tipi di erenti di batteri o funghi. Questa esplosione respiratoria gioca un ruolo importante nel sistema immunitario in quanto è una reazione cruciale che avviene nei fagociti e viene utilizzata per uccidere e degradare i microorganismi fagocitati. È caratterizzata da un aumento molto violento della domanda di ossigeno e del consumo di energia a livello cellulare: il meccanismo con cui le cellule producono specie reattive dell’ossigeno implicano l’azione di un enzima quale l’NAD(P)H ossidasi: questo enzima utilizza il NADPH come riducente per ridurre l’ossigeno libero a superossido che, a sua volta, si combina spontaneamente con altre molecole per produrre radicali liberi molto reattivi tra cui si trovano tra gli altri anche gli anioni idrossido, perossido, ipoclorito, ipoiodito e il monossido di azoto. Opsonizzazione Corrisponde al rivestimento di un antigene o di una particella (agente infettivo) con una sostanza come un anticorpo o componenti del complemento che favoriscono la cattura della particella esogena da parte delle cellule fagocitarie. Viene de nita opsonina una macromolecola in grado di favorire la fagocitosi—> essa si lega alla super cie di un batterio che a questo punto può essere riconosciuto da recettori di membrana espressi dai neutro li e dai macrofagi potenziando così l’e cienza della fagocitosi. Fungono da opsonine: anticorpi IgG e i frammenti del complemento come C3b e C4b. Granulociti eosino li Rappresentano il 2-4% dei globuli bianchi e presentano un recettore per le IgE, aumentano nelle infezioni parassitarie e nelle reazioni allergiche: in caso di infezioni parassitarie sono preposti all’uccisione dei parassiti ricoperti da anticorpi. Mastociti Intervengono nella genesi delle reazioni allergiche, di ipersensibilità e ana lattiche. Sono considerati gli attivatori della ogosi acuta (in ammazione); quando vengono attivati secernono il contenuto dei granuli (degranulazione): una volta che i mastociti sono già stati sensibilizzati contro uno speci co antigene, sulla loro super cie rimangono, legate ai recettori, le IgE speci che per quell’antigene e, in questo modo, quando si veri ca una seconda esposizione allo stesso antigene il riconoscimento è immediato e avviene in modo veloce ed e cace la degranulazione (= svuotamento dei granuli citoplasmatici con fuoriuscita del corpo cellulare di mediatori chimici quali istamina e serotonina). fi ff ffi fi fi fl fi fi fi fi fi ff fi fi ffi fi  Cellule dendritiche Sono APC, ovvero specializzate nella cattura degli antigeni (Ag): possono internalizzare l’antigene e processarlo per la sua presentazione ai linfociti T, oppure mantenerlo sulla loro super cie in forma nativa e disponibile ai linfociti B speci ci per quel determinato antigene. Le cellule dendritiche sono presenti in piccole quantità nei tessuti a contatto con l’ambiente esterno come la pelle (dove si trova un particolare tipo di cellula dendritica, ovvero la cellula di Langherans), il rivestimento interno del naso, polmoni, stomaco e intestino. Una volta attivate migrano nei tessuti linfoidi dove interagiscono con le cellule T e le cellule B per innescare e attivare la risposta immunitaria adattativa. Cellule NK e K Nella classe delle cellule killer a-speci che (agiscono uccidendo i bersagli riconosciuti come estranei o self alterati) agiscono oltre ai macrofagi e agli eosino li, ci ricadono anche alcune cellule con attività citotossica aspeci ca e ricoprono un ruolo importante anche nella uccisione di cellule self alterate. -cellule NK: sono cellule citotossiche del sistema immunitario particolarmente importanti per il riconoscimento e distruzione di cellule tumorali o infette da virus con un meccanismo d’azione che viene de nito ‘naturale’ in quanto riconoscono il target in modo aspeci co senza l’ausilio di molecole del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC), provocando così la lisi o l’apoptosi delle cellule bersaglio. Se stimolate con particolari citochine della classe degli interferoni, come gli INFgamma, iterleuchina 2 (IL2) sono in grado di aumentare il loro potere citotossico diventando LAK (lymphokine activated cell). Diversamente dai linfociti T citotossici, le cellule NK riconoscono come non-self le cellule con bassa espressione di MHC-I o che non presentano questo complesso come le cellule tumorali, inducendone la lisi—> infatti le cellule NK, non trovando i giusti recettori self, liberano intorno alla cellula estranea o modi cata le perforine o i granzimi, le perforine formano dei pori nella membrana plasmatica mentre i granzimi, entrando attraverso questi pori, inducono la cascata caspasica (proteasi che iniziano e portano a compimento la risposta di morte cellulare programmata) e quindi la morte della cellula per apoptosi. Cellule con alta espressione di MHC-I sono resistenti alla citotossicità mediata dalle cellule NK perchè queste ultime posseggono sulla loro super cie una famiglia di recettori inibitori (KIRs) che, ingaggiati nel legame con il complesso MHC-I, mediano una cascata di segnali che provengono il rilascio dei granuli citotossici. Marker: CD56+, CD16+, CD3-. -cellule K: la loro attività è de nita ADCC (citotossicità cellulare anticorpo dipendente), sono cellule morfologicamente inde nite che possiedono dei recettori con elevata a nità per la porzione Fc delle immunoglobuline grazie ai quali riconoscono le cellule bersaglio. Cluster di erenziativi Tutte le cellule della linea leucocitaria derivano da un unico progenitore staminale totipotente riconoscibile dalla molecola CD34, successivamente viene creata una cellula staminale linfoide. Vi sono poi delle patologie in cui questa maturazione non va a buon ne come le immunode cienze combinate. I linfociti maturi sono riconoscibili in quanto esprimono 5 famiglie di recettori: 1. Recettori per l’antigene fi ff fi fi ffi fi fi fi fi fi fi fi fi fi fi 2. Recettori MHC (complesso maggiore di istocompatibilità) 3. Recettori per fattori di crescita 4. Recettori Homing (permettono al linfocita di essere indirizzato verso un organo linfoide secondario oppure verso un organo speci co in cui vi è proliferazione di patogeni) 5. Recettori di interazione tra cellula e cellula. Il cluster di di erenziazione, abbreviato in c’è, è un protocollo utilizzato per identi care le molecole di adesione cellulare e che permette l’immuno- fenotipizzazione delle cellule. Le molecole CD possono agire in numerosi modi, come recettori o come ligandi, dando origine o giocando un ruolo nella segnalazione cellulare. ff fi fi