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Immunologia

Created by Chiara Lorenzi

Immunologia

APC

nei linfonodi 

  1. DC = aree T 
  2. macrofagi =ubiquitari 
  3. B = aree B (follicoli) 

captazione antigene 

  1. DC = fagocitosi, pinocitosi e macropinocitosi (ingloba liquidi)
  2. macrofagi = fagocitosi mediata da recettore
  3. B = endocitosi mediata da recettore specifico (BCR) 

attivazione T 

altri tipi cellulari 

in alcuni contesti; comporta insorgenza di malattie autoimmuni

  1. fibroblasti 
  2. c. della glia
  3. c. beta del pancreas 
  4. c. epiteliali timiche 
  5. c. tiroidee 
  6. c. endoteliali 

fagocitosi

internalizzazione di particelle con dimensione superiore di 0.5 micron

fagociti emettono estroflessioni che avvolgono le cellule target

NB. c. tumorali modificano espressione molecole segnale → + sopravvivenza

meccanismi di eliminazione del patogeno

  1. ossigeno indipendenti = enzimi lisosomiali (nei granuli citoplasmatici) normalmente in forma inattiva attivati da cambi di pH cellulare (fusione tra fagosoma e lisosoma) 
  2. ossigeno dipedenti = radicali liberi (ROS e RNOS) originati da complesso enzimatico NADPH ossidasi fagocitica → importante regolazione:
    • assemblaggio / disassemblaggio = formazione del fagolisosoma induce reclutamento delle subunità citoplasmatiche 
    • complessi enzimatici riducono i ROS
  3. azoto dipendenti = specie reattive dell'azoto prodotte da complesso enzimatico ossido nitrico sintasi → importante regolazione 

NET

Neutrophil Extracellular Trap

funzione

intrappolare patogeni

meccanismo

cromatina + componenti enzimatiche (← granuli)

  1. NETosi litica (morte progressiva del neutrofilo)
    • disgregazione del nucleo = liberazione cromatina
    • rottura membrana = liberazione granuli con enzimi 
  2. NETosi non litica (rilascia contenuto di nucleo e granuli ma non muore)

evasione dai patogeni

  1. bloccare degradazione neutrofilo
  2.  formazione capsule protettive 
  3. endonucleasi che tagliano reti 
  4. complessi proteici che inducono ad apoptosi 

accumulo di NET = patologico

DC follicolari

DC plasmacitoidi

macrofagi

monociti differenziati nei tessuti (residenti)

fagociti residenti

funzioni:

specializzati:

complemento

citochine

peptidi

basofili

1% 

simili a mastociti (granuli)

principalmente circolanti

neutrofili

50-70% 

fagociti circolanti

cellule dendritiche

residenti

funzioni

APC (Antigen Presenting Cells) professioniste

uniche in grado di attivare T naive (forniscono tutti e 3 i segnali)

tra le prime produttrici di IFN-I →

recettori di superficie 

  1. lectinici di tipo C (vedi paragrado) = interazione e internalizzazione 
  2. toll-like (vedi paragrafo) = trasduzione del segnale → NF-kB → geni = citochine e molecole costimolatorie 
  3. recettori per opsonine (Fc o complemento)

origine 

c. eterogenee

precursore mielode comune →

maturazione 

Toll-like receptors (NF-kB → costimolatorie, MHC, citochine) + recettori lectinici di tipo C (internalizzazione patogeno) →  maturazione DC:

  1. + espressione MHC I e II (x antigene)
  2. + molecole co-stimolatorie (es. CD28)
  3. secrezione citochine 

= segnali per attivare linfociti T

DC mature perde capacità  di internalizzare ulteriori patogeni ma acquista capacità di presentarli ai linfociti

si localizzano nella regione sottocorticale e aree T-dipendenti del linfonodo (CCR7) → incontrano T naive

1° contatto tra APC e T = molecole di adesione (es. integrina LFA-1 x ICAM-1 su APC)

monociti

circolanti

scarsamente fagocitici

cellule

molecole

granulociti

circolanti

eosinofili

Barriere epiteliali

superfici a diretto contatto con l'ambiente esterno

x innescare risposta infiammatoria

ILC2

mastociti

0,5%

sentinelle tissutali / residenti

cellule infiammatorie

granuli (istamina, eparina)

ILC3

cellule

ILC1

LTi

ILC

Cellule linfoidi innate

residenti (tranne NK)

NK

circolanti

attività citotossica naturale

secrezione citochine (IFN-γ e TNF)

anticorpi

IgM

IgD

IgA

IgG

IgD

INFIAMMAZIONE

riconoscimento PAMPs e DAMPs

vie di segnale → fattori di trascrizione

produzione citochine proinfiammatorie:

BCR

Immunoglobulina di superficie

Unite da ponti di solfuro intracatena

catena leggera:

catena pesante:

regioni variabili = Fab (Fragment Antigen Binding)

regioni costanti = Fc ( Fragment Crystallizable)

catena leggera:

catena pesante:

funzionalità

Legame con Igα e Igβ:

plasmacellule

Immunoglobuline / anticorpi

funzioni:

via citosolica

antigeni endogeni (MHC I) 

evasione dei patogeni

es.

  1. inibiscono attività proteolitica del proteosoma
  2. trasporto nel RER del peptide da TAP
  3. degradazione MHC I neoformate 

chemochine

attività chemiotattica = migrazione direzionale, verso un gradiente di fattore chemiotattico, della cellula che ha il recettore corrispondente

mediatori solubili

b della memoria

fenotipo di cellula resting

risposta + veloce e + efficace

BCR diverso x maturazione dell'affinità

citochine

messaggeri intercellulari che regolano durata e intensità della risposta immunitaria

vita media = qualche minuto

recettori specifici composti generalmente da 3 catene

PLEIOTROPISMO = stessa citochina su diversi tipi di cellule

RIDONDANZA = più citochine sulla stessa cellula hanno lo stesso effetto

SINERGIA = più citochine sulla stessa cellula aumentano l'effetto

ANTAGONISMO = effetto di una citochina blocca effetto di un'altra

CD1

molecola simile a MHC I = catena α + catena β2-microglobulina

SCF

fattori Stimolanti la Formazione di Colonie

agiscono prevalentemente nel midollo

differenziazione cellula staminale ematopoietica in direzione mieloide o linfoide

mediatori solubili

linfociti B

BCR = recettore specifico = Ig di superficie

BCR x antigene → attivazione → proliferazione (espansione clonale) → plasmacellula = anticorpi solubili = effetti biologici

antigene

solubile in forma nativa di diversa natura chimica

attivazione

mancanza di 1 segnale = anergia (stato di non responsività)

INNATO / NATURALE

sempre presente

agisce tempestivamente

risposte aspecifiche

1° difesa contro patogeni

comunica con risposta adattativa tramite:

dominio immunoglobulinico

si piega in un  β-barile:

MHC I

classe I = su tutte le cellule nucleate

struttura

tasca:

geni

cromosoma 6:

classe I → 3 complessi (x 3 proteine diverse)

cromosoma 15:

espressione di geni codominante (6 complessi diversi di HLA I) → etereogenità strutturale → presentare contemporaneamente peptidi da patogeni diversi  a T

cross-presentazione / cross-priming

antigeni esogeni presentati da MHC I 

antigeni endogeni presentati da MHC II

via vescicolare

antigeni esogeni (MHC II) 

SISTEMA IMMUNITARIO

antigeni:

antigene non self:

ADATTATIVO / ACQUISITO

presente in alcuni casi, in base ai segnali delle risposte innate e

agisce tardivamente

risposte specifiche

molecole / antigeni specifici

infiammatorie

  1. TNF 
  2. IL-1
  3. IFN-γ

richiamo cellule immunitarie innate (insieme a chemochine) in sede di infiammazione

sistema del complemento

sistema di proteine plasmatiche presenti in circolo come zimogeni (precursori inattivi), attivati da taglio preoteolitico (attivazione  a cascata).

funzioni 

attivazione 

→ C3 → C3 convertasi

MHC II

classe II = su APC (DC, macrofagi, B), oltre alle MHC I → per il priming dei linfociti T (prima presentazione di antigene al T naive)

struttura

tasca:

geni

cromosoma 6:

classe II (2 esoni x gene) → 3 complessi

espressione di geni codominante (12-16 complessi diversi di HLA II)

antigeni

determinanti antigenici / epitopi = regioni riconosciute dai siti combinatori

in vivo → virus con numerosi antigeni, ciascuno con epitopi diversi = risposta policlonale (diversi cloni B si attivano, ciascuno per produrre anticorpi specifici per ogni epitopo)

in vitro → antigene con un unico epitopo = risposta monoclonale

anticorpi x epitopi = legami non covalenti, deboli ma garantiscono interazione stabile

epitopi

classificazione 

classificazione

immunogenità dipende da

cellule

complesso maggiore di istocompatibilità

MHC / sistema HLA 

restrizione per MHC dei linfociti T

esposizione sulla membrana:

struttura

eterodimeri:

catene = domini Ig

tasca di legame = legare ed esporre il peptide

regole di legame = ogni molecola di MHC può legare, in momenti diversi, peptidi diversi purché abbiano residui identici (residui ancora → residui idrofobici)

geni

locus genico altamente polimorfico e poligenico (diverse forme alleliche)

ereditati in blocco; no ricombinazione cromosomica

cromosoma 6:

cromosoma 15:

regolazione

studio delle magliette sudate

selezione sessuale dei mammiferi = MHC diversi dai propri (= prole con geni diversi)

interleuchine

FAMIGLIA DI RECETTORI PER CITOCHINE (SIMIL IL-2R) 

stessa catena polipeptidica = catena γ comune

deficit → SCID legata al cromosoma X

teoria della selezione clonale

αβ

90%

ogni catena

regioni variabili = sito combinatorio 

funzione

CD3 + ζζ:

TCR

riconoscimento trimolecolare

APC (DC, macrofagi e B) + MHC + TCR

struttura

  1. omodimero ζζ = lunga coda citoplasmatica
  2. CD3 (εδ o εγ)
  3. corecettore CD4 o CD8 

γδ

linfociti T

TCR = recettore specifico

TCR x peptidi antigenici x MHC → attivazione → proliferazione (espansione clonale) → cellula effettrice

antigene 

proteico associato a MHC

attivazione

mancanza di 1 segnale = anergia (stato di non responsività) es. antigeni self che non riescono a stimolare espressione di molecole costimolatorie

APC:

pentrassine

PRR

Pattern Recognition Receptors 

specificità limitata

riconscono pattern molecolari associati ai patogeni o a cellule danneggiate dell'organismo:

attivazione recettori:

  1. attivare risposta infiammatoria 
  2. fagocitosi 
  3. difesa antivirale
  4. risposta adattativa

trained immunity

T citotossici CD8+

eliminazione cellule infette o trasformate in tumorali (=NK)

riconoscono MHC I 

sindrome DiGeorge

malformazione congenita

delezione cromosoma 22 → difetto sviluppo 3° e 4° tasca branchiale (patatiroidi, timo, grossi vasi e tessuti molli del viso)

trapianto di timo o midollo osseo

ficoline

solubili extracellulari

circolanti

funzioni

collectine

comprende il sistema del complemento

di membrana lisosomiale

T helper CD4+

secrezione citochine

riconoscono MHC II

maturazione

midollo

timo 

1. Notch = recettore di un fattore di crescita; lunga porzione extrac.

2. IL-7 = citochina prodotta da stroma timico

3. "doppio negativo"

4. "doppio negativo"

5. "singolo positivo"

toll-like receptors

classificazione

9 membri

espressi da:

riconoscono:

promuovono:

struttura:

attivazione:

→ fattori trascrizionali:

adattatori:

  1. (LPS x TLR4 →) Myd88 -p→ IRAK4 -p→ TRAF6 → IKK -p→ IkB (inibitore che viene degradato)→ NFkB (migra nel nucleo)
  2. MAL 
  3. TRAM 
  4. TRIF 

SCID

di membrana extracitosolica

solubili nel citoplasma

affinità e avidità

Affinità

Avidità

lectinici di tipo C

C = calcio dipendenti

espressi da:

riconoscono:

esempi:

cGAS

riconosce

dsDNA virale

attivazione

cGAS → formazione cGAMP -p→ STING = da RE a Golgi → assembla piattaforma → IRF3

T regolatori / T-reg

funzione immunosopressoria

Th1

ricombinazione

numero limitato di segmenti genici (NON geni funzionali) ricombinati in maniera casuale per generare geni funzionali → catene α, β, γ, δ del TCR

ricombinazione avviene a livello del DNA di un precursore e comporta perdita di materiale genico

  1. catena α
    1. gene per Cα funzionale 
    2. gene per Vα = ricombinazione segmenti V e J  
  2. catena β
    1. gene per Cβ funzionale 
    2. gene per Vβ = ricombinazione segmenti V, D e J

ricombinazione locus α (cromosoma 14)

70/80 segmenti V intervallati da regioni introniche + 60 segmenti J

gene funzionale per regione V che si unisce al trascritto finale per il gene Cα

ricombinazione locus β (cromosoma 7) 

50 V - 1D - 6J - C - 1D - 7J - C

2 geni C identici

2 eventi di ricombinazione:

gene funzionale per regione V che si unisce al trascritto finale per il gene Cβ

come viene guidata la ricombinazione

a fianco ad ogni segmento (5' o 3') = sequenza segnale di ricombinazione (RSS) → RIG-1 e RIG-2 le riconoscono

  1. RSS da 23 paia di basi: 
    1. eptamero
    2. sequenza spaziatrice da 23 paia di basi
    3. nonamero 
  2. RSS da 12 paia di basi: 
    1. eptamero 
    2. sequenza spaziatrice da 12 paia di basi
    3. nonamero

regola del 12-23

locus α →

locus  β →

ricombinasi VDJ / geni RAG 1 e RAG 2 

stadio di doppio negativo:

ligasi 

ansa recisa = perdita di materiale genetico

fattori che contribuiscono alla diversità del TCR:

  1. diversità combinatoriale
    1. geni multipli per la regione variabile V, D e J 
    2. associazione combinatoriale delle catene α e β
  2. diversità giunzionale
    1. rimozione o aggiunta di nucleotidi nel punto di giunzione 
    2. aggiunta di nucleotidi P e di nucleotidi N ad opera della Terminal Desossinucleotidil Transferasi (TdT)  

       

arrangiamento continua finché

  1. segmenti genici disponibili 
  2. sintesi di una catena  funzionale 

PRIMO CHECKPOINT = funzionalità del pre-TCR

pre-TCR:

se funzionale →

ricombinazione locus α (cromosoma 14)

  1. riaccensione geni RAG
  2. ricombinazione segmenti V (80) + J (60) 
  3. sintesi vera catena α
  4. unione catena α e β → TCR (recettore definitivo)

SECONDO CHECKPOINT = selezione positiva 

x testare la specificità del TCR

selezione timica 

  1. selezione positiva = eliminazione TCR senza affinità per MHC 
  2. selezione negativa = eliminazione timociti con TCR con alta affinità per peptidi self (TCR pericoloso) 

AIRE (Autoimmune Regulator)

scopo = garantire sopravvivenza di timociti utili e non pericolosi

da DOPPIO POSITIVO a SINGOLO POSITIVO 

prima di uscire dal timo i timociti perdono uno dei due corecettori

modello istruttivo:

solo 15% di tutti i timociti escono dal timo

scavanger

riconoscono:

dei peptidi formilati

riconoscono:

rig-like receptors

riconoscono

espressi da

attivazione

→ IRF3 e IRF7 → IFN-I (risposta antivirale)

APS-1

sindrome poliendocrina autoimmune di tipo 1 

malattia autoimmune

++ T autoreattivi in periferia

nod-like receptors

struttura

riconoscono

PAMPs batterici (soprattutto NOD1 e NOD2)

attivazione

Th2

risposta interferonica

recettori per acidi nucleici (MDA-5, RIG-1, cGAS, TL3, 7, 8, 9) → IRF3, IRF7 → IFN-I = stato antivirale 

recettori espressi da: c. epiteliali 

funzione:

c. infettata avvisa c. adiacente, stimolando l'espressione di recettori per virus, per poter riconoscere particelle virali e agire tempestivamente

modifiche nel linfonodo

T nel linfonodo fino al completamento dell'espansione clonale

dopo 10-12 gg entrano in circolo

attivazione

Toll-like receptors (NF-kB → costimolatorie, MHC, citochine) + recettori lectinici di tipo C (internalizzazione patogeno) →  maturazione DC:

  1. + espressione MHC I e II (x antigene)
  2. + molecole co-stimolatorie (es. CD28)
  3. secrezione citochine (es. IL-2)

= segnali per attivare linfociti T

DC mature perde capacità  di internalizzare ulteriori patogeni ma acquista capacità di presentarli ai linfociti;       si localizzano nella regione sottocorticale e aree T-dipendenti del linfonodo (CCR7) → incontrano T naive:

1° contatto tra APC e T = molecole di adesione:

FASI DI ATTIVAZIONE (7/10 gg) 

  1. riconoscimento dell'antigene
  2. attivazione 
  3. espansione clonale = c. figlie con lo stesso TCR della madre → 
    1. c. effettrici → circolo → sito d'infezione → eliminate x apoptosi dopo il termine dell'infezione 
    2. c. della memoria → circolo (immunosorveglianza) → mantenute dopo il termine dell'infezione 

molecole di adesione

integrina LFA-1 (su linfociti T)

prima interazione tra linfocita T e APC

interazione a bassa intensità:

integrine

proteine transmembrana eterodimeriche

famiglia integrine β-1: 

famiglia integrine β-2:

linfociti = LFA1 / CD11A-CD18 (alphaL-beta2) x ICAM1 e ICAM2

linfocita resting = integrine a bassa affinità x permettere al linfocita di continuare a circolare

trasduzione del segnale

CD3 e omodimero ζζ  = lunghe code intracitoplasmatiche con motivi ITAM

(Tyr - XX - Ile/Leu - 6/7x - Tyr - XX - Ile/Leu)

fattori chemiotattici

chemochine

arresto del linfocita sulla superficie dell'endotelio

integrine β-1

nel parenchima

interazione MEC x linfocita

sinapsi immunologica

riconoscimento antigene → riorganizzazione di tutte le molecole esposte sulla superficie del linfocita

lipid-rafts / zattere lipidiche = domini di membrana con colesterolo, acidi grassi, sfingomielina e sfingolipidi

zattere mobili sulla membrana e tendono a fondersi tra loro → favorisce capping dei recettori / ridistribuzione delle molecole di membrana

  1. T helper = 1 dominio centrale x trasduzione del segnale 
  2. T citotossico = 2 domini centrali
    1. x trasduzione del segnale
    2. x esocitosi dei granuli