Corso di Immunologia e Immunopatologia - II anno Lezione 26/03/2012

Transcript

1

2 Corso di Immunologia e Immunopatologia - II anno Lezione 26/03/2012 marco.cippitelli@uniroma1.it cippiskype Processazione Antigeni/APCs. Il materiale presente in questo documento viene distribuito esclusivamente ad uso interno e per scopi didattici.

3 Meccanismi di processazione dell antigene. Esistono due principali compartimenti intracellulari, separati da membrane.....e due principali vie di processazione dell antigene.

4 La via esogena La via endogena

5 Inside of a cell, pathogens and their products are found in either the cytosol or in vesicles. Mostly viruses but some bacteria Dendritic cell Mostly bacteria, common bacterial products (less likely to be toxins and viruses), self junk Bacteria, bacterial products, viruses (anything that is antigenic) after recognition by an appropriate T cell

6 Inside of a cell, pathogens and their products are found in either the cytosol or in vesicles. Mostly viruses but some bacteria Dendritic cell Mostly bacteria, common bacterial products (less likely to be toxins and viruses), self junk Bacteria, bacterial products, viruses (anything that is antigenic) after recognition by an appropriate T cell This slide is missing the very important antigen presentation by dendritic cells: Degrade in vesicles; peptides bind to MHC II, presented to naïve CD4 T cells, activates naïve CD4 T cells

7

8 La via esogena La via endogena

9 VIA DI PRESENTAZIONE DELL ANTIGENE ASSOCIATO A MOLECOLE MHC I

10 How do cytosol peptides get associated with MHC class I (and not with MHC class II)?? Peptides (made from proteins by proteosomes ) are pumped from the cytosol into the endoplasmic reticulum (ER) by transporters associated with antigen processing (TAP) molecules.

11 E un processo di trasporto attivo. Meccanismi di processazione dell antigene; - i trasportatori TAP.

12 Assemblaggio dei peptidi sull MHC di classe I. La via endogena

13 In the cytosol, proteins are degraded into peptides by proteasomes. Proteasomes are multicatalytic protease complexes made of ~28 subunits

14 Meccanismi di processazione dell antigene; - il Proteasoma. Kloetzel, P.M., Nat. Immunol., 2004

15 Meccanismi di processazione dell antigene; - il Proteasoma Nobel Prize in chemistry for the role of ubiquitin in protein recycling

16 Proteosome Produces Epitopes Poorly Ackerman and Cresswell, Nat. Immunol., 2004

17 Proteosome Produces Epitopes Poorly Ackerman and Cresswell, Nat. Immunol., 2004

18 Epitope Destruction vs. Production Endoplasmic Reticulum AminoPeptidase (ERAP) ERAP is required for trimming most peptides..

19

20 Peptides are made from proteins in the cytosol, transported into the ER, loaded into MHC class I and transported to the surface of the cell. peptide MHC class I Defective Ribosomal Products (DRiPs)

21 Some viruses evade the immune system by inhibiting or blocking antigen presentation by MHC class I

22 ESEMPI DI IMMUNOEVASIONE VIRALE

23 Assemblaggio dei peptidi sull MHC di classe I; - meccanismi di evasione adottati dai virus. 1) Inibizione della TAP: EBV, HSV. 2) Inibizione dell espressione in superficie: CMV (ER). 3) Inibizione dell espressione in superficie: CMV (Golgi). 4) Inibizione della traslocazione mediata da TAP: CMV. 5) Traslocazione dell MHC nel citosol (e successiva degradazione): CMV. 6) Vpu e Nef inibiscono l espressione della classe I: HIV.

24

25 La via esogena La via endogena

26 MHC II MOLECULES PRESENT ANTIGEN ORIGINATED IN INTRACELLULAR VESICLES Figure 1-29 es.1 es.2

27 Assemblaggio dei peptidi sull MHC di classe II. L antigene è preso nelle vescicole intracellulari Negli endosomi early a ph neutro, le proteasi sono inattive L acidificazione delle vescicole attiva le proteasi che degradano l Ag in peptidi Le vescicole contenenti i peptidi si fondono con quelle contenenti la classe II

28 Assemblaggio dei peptidi sull MHC di classe II. La catena invariante Ii forma un complesso con MHC II, bloccando il legame del peptide e proteine denaturate La catena invariante è degradata in seguito all acidificazione delle vescicole, lasciando il frammento CLIP Gli antigeni endocitati sono degradati in peptidi negli endosomi. Fusione delle vescicole. Il CLIP ancora blocca la molecola di classe II La molecola HLA-DM lega la molecola di classe II, rilasciando il CLIP e permettendo al peptide antigenico di entrare. Viene trasportata in membrana.

29 PRODUZIONE DI PEPTIDI ANTIGENICI NELLA VIA DI PROCESSAZIONE ENDOCITICA start

30 The invariant chain prevents MHC class II from acquiring peptides too soon. Endosome containing degraded protein (i.e., peptides) fuses with endosome containing MHC class II Peptides binds to MHC class II. MHC class II + peptide are displayed on the cell surface

31 La catena Invariante (Ii) sull MHC di classe II. Class II-associated invariant-chain peptide (CLIP) La catena Invariante si lega nel sito del peptide sull MHC di classe II E inizialmente tagliata per lasciare un frammento legato alla classe II e alla membrana Un ulteriore taglio lascia un piccolo frammento, CLIP, legato alla molecola di classe II

32 LA FUNZIONE DELLA CATENA INVARIANTE E DI HLA-DM

33 Assemblaggio dei peptidi sull MHC di classe II. - Ruolo dell HLA-DM e HLA-DO.

34 Ricapitolando. assemblaggio dei peptidi sull MHC di classe II. - La via esogena.

35 Assemblaggio dei peptidi sull MHC di classe II; - meccanismi di evasione adottati dai batteri. 1) Listeria 2 e 3) Legionella e Micobatteri 4) Leishmania

36

37 LA CROSS-PRESENTAZIONE o CROSS-PRIMING Le cellule APC sono anche capaci di presentare Ag proteici esogeni (ad es. derivati da cellule infettate o da cellule tumorali apoptotiche fagocitate) in associazione a molecole MHC di classe I e di stimolare i linfociti T CD8+ vergini.

38 LA CROSS-PRESENTAZIONE DI ANTIGENI EXTRACELLULARI AI LINFOCITI T CD8???

39 LA CROSS-PRESENTAZIONE DI ANTIGENI EXTRACELLULARI AI LINFOCITI T CD8

40 MECCANISMI DI CROSS-PRESENTAZIONE: Come un Ag internalizzato raggiunge il reticolo endoplasmico Trasporto retrogrado Fuoriuscita nel citosol

41 MECCANISMI DI CROSS-PRESENTAZIONE: Alcuni Ag proteici attraversano la membrana plasmatica ed entrano nel citosol

42 MECCANISMI DI CROSS-PRESENTAZIONE: Come un Ag fagocitato raggiunge il proteasoma nel citosol

43

44 CROSS-PRESENTATION Solo le CELLULE DENDRITICHE sono in grado di presentare antigeni endocitati dall'esterno anche attraverso la VIA CITOSOLICA, che lega i peptidi a MHC-I (CROSS-PRESENTATION). Quindi, la CROSS-PRESENTATION può portare alla generazione di risposte T citotossiche contro virus che non infettano le DC stesse.

45 CROSS-PRESENTATION per trasferimento intercellulare attraverso gap junctions Peptidi citosolici di cellule non APC professioniste trasferiti attraverso gap-junctions attraverso i citoplasmi delle 2 cellule. Un emicanale formato da 6 molecole di connessina si assembla con un emicanale analogo sulla cellula adiacente. Gli oncogeni ras, src, neu e le proteine virali di HSV-2 e HPV-16 chiudono queste connessioni. immunoevasione tumorale e virale

46 Peptide transfer mediato da gap-junctions

47 Cross-presentation: Phagosome Model Sec61 associated phagosome Ackerman and Cresswell, Nat. Immunol., 2004

48 Cross-presentation: ER Model Ackerman and Cresswell, Nat. Immunol., 2004 Direct access to the ER via transiently available continuities

49 Jensen, 2007 Cross Presentation Models

50

51 Altre vie.. EVENTI CELLULARI DELL AUTOFAGIA

52 EVENTI COINVOLTI NELL AUTOFAGIA

53 LE FUNZIONI DELL AUTOFAGIA La presentazione di un Ag citosolico

54 Quadro generale

55 LA PRESENTAZIONE DI ANTIGENI EXTRACELLULARI E CITOSOLICI A POPOLAZIONI DIFFERENTI DI LINFOCITI T T HELPER T KILLER

56 LA PRESENTAZIONE DI ANTIGENI SELF AI LINFOCITI T: Controllo: Delezione clonale o attivazione dei linfociti T regolatori Regulatory T CELLS

57

58 Not only proteins LIPID ANTIGEN PRESENTATION REQUIRES NON CLASSICAL MHC I MOLECULES

59 THE CD1 MOLECULE PRESENT DIVERSE PATHOGEN-DERIVED LIPID ANTIGENS

60 Antigeni lipidici complessi microbici e CD1. Struttura del CD1 e somiglianza con MHC-I. - Ag Lipidici (tasca idrofobica). 60

61 Molecole MHC, classe ID: CD1: CD1A, CD1B, CD1C, CD1D e CD1E - associano nella tasca Ag glicolipidici e li presentano ai linfociti T Presentano lipidi e lipopeptidi tipici del micobatterio della tubercolosi Le cellule dendritiche ed i macrofagi presentano i lipidi legati al CD1 ai linfociti T.

62 I GENI CD1 NELL UOMO

63

64 LA FUNZIONE DELLE CELLULE CHE PRESENTANO L ANTIGENE (APCs)

65 FUNZIONI DELLE DIVERSE CELLULE CHE PRESENTANO L ANTIGENE Sono rappresentati i 3 maggiori tipi di cellule che presentano l antigene (APC) alle cellule CD4. Hanno la funzione di presentare l antigene ai diversi stadi e ai diversi tipi di risposta immunitaria. Le cellule T effettrici attivano i magrofagi e i linfociti B tramite la produzione di citochine e tramite l espressione di molecole di superficie.

66 Nella fase di riconoscimento dell Ag intervengono le cellule APC Le APC PROFESSIONISTE

67 Le proprietà delle diverse APC

68 Le APC hanno una diversa distribuzione anatomica nei linfonodi

69 Pathways of internalization of exogenous Ag by professional APC M and DENDRITIC CELLS B CELLS

70

71 TIPI E FUNZIONI DELLE CELLULE CHE PRESENTANO L ANTIGENE Tipi di cellule Cellule dendritiche Macrofagi Linfociti B Cellule endoteliali vascolari Cellule epiteliali e mesenchimali Funzioni principali Iniziazione della risposta delle cellule T ad antigeni proteici (priming) effettori della risposta immunitaria cellulo-mediata Presentazione dell antigene alle cellule T CD4+ helper nella risposta immunitaria umorale Promuovono l attivazione delle cellule T antigene-specifiche nel sito di esposizione dell antigene Funzione fisiologica non conosciuta

72 Le cellule Dendritiche sono particolarmente importanti nell attivazione dei linfociti T. I linfociti T naïve richiedono l attivazione attraverso: cellule Dendritiche, Macrofagi, o altre APCs professionali. Le cellule Dendritiche sono molto efficienti nella presentazione, poichè esse non solo prendono l Ag, ma anche si muovono verso i linfonodi regionali per incontrare i linfociti T naïve. Queste APCs professionali, presentano il peptide antigenico/mhc, insieme a segnali di costimolo. La costimolazione è una interazione cruciale tra le cellule dell immunità innata e quelle dell immunità adattativa.

73 THREE SIGNALS ARE REQUIRED FOR LYMPHOCYTE ACTIVATION Cytokines 3 Costimulatory molecules

74 Figure 6-1

75 Le cellule dendritiche immature, nei tessuti catturano attivamente e processano gli antigeni. Dopo la maturazione, esse migrano al linfonodo regionale drenante e presentano l Ag ai linfociti T. Figure 6-2 Green, MHC Red, Lysosomes

76 Le cellule Dendritiche stabiliscono contatti multipli con I linfociti T.

77 DENDRITIC CELL - T LYMPHOCYTE INTERACTION

78 CELLULE DENDRITICHE Micrografia di cellule dendritiche derivate da precursori del midollo osseo. Micrografia elettronica di una cellula dendritica. Da notare le protuberanze estensive della membrana.

79 C, D: cellule dendritiche della pelle illustrate schematicamente (C) e in una sezione di pelle colorata con un anticorpo specifico per le cellule di Langerhans (D). E, F: cellule dendritiche in un linfonodo illustrate schematicamente (E) e in una sezione di linfonodo. Le cellule colorate in verde sono cellule B nei follicoli, mentre le rosse sono cellule dendritiche nella zona a cellule T.

80 RUOLO DELLE CELLULE DENDRITICHE NELLA CATTURA E PRESENTAZIONE DELL ANTIGENE. Le cellule dendritiche immature presenti nella pelle (cellule di Langerhans) catturano gli antigeni che entrano attraveso il derma e li trasportano nei linfonodi regionali. Durante questa migrazione le cellule maturano e presentano l antigene in maniera efficiente.

81 Activated Figure 6-12

82 Downloaded from: StudentConsult ) 2005 Elsevier

83