Corso di Immunologia

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1 Corso di Laurea :Tecniche di Laboratorio Biomedico A.A. 2016/17 Corso di Immunologia Prof. Amedeo Amedei tel orario ricevimento: su appuntamento Dipartimento di Medicina Sperimentale e Clinica Viale Pieraccini 06, 50134, Firenze Web: Facebook: ImmunoNews by Amedeo Amedei 1

2 Corso di Immunologia (70 ore totali- 4 CFU) DURATA ARGOMENTO DOCENTE DATA Sede 2 ore Caratteristiche della risposta immune, organizzazione del sistema immunitario Amedei Martedì 2/10 ore ore Cellule e molecole dell immunità innata (granulociti, NK, complemento) Amedei Mercoledì 3/10 ore ore I fagociti mononucleati e le cellule dendritiche Parronchi Giovedì 4/10 ore ore Antigeni edimmunogeni, molecole per il riconoscimento dei patogeni Parronchi Martedì 9/10 ore ore Caratteristiche delle molecole dell immunità: le chemochine. Amedei Mercoledì 10/10 ore ore Caratteristiche delle molecole dell immunità: le citochine. Piccinni Giovedì 11/10 ore ore Citochine: modalità di dosaggio e correlazione con la clinica Piccinni Lunedì 15/10 ore ore Il sistema maggiore di istocompatibilità: struttura e tipizzazione HLA Amedei Mercoledì 17/10 ore ore La presentazione dell antigene Parronchi Giovedì 18/10 ore ore Linfociti B: Gli anticorpi (struttura, funzione, uso clinico, anticorpi monoclonali) Parronchi Martedì 23/10 ore ore Linfociti B: ontogenesi Amedei Mercoledì 24/10 ore ore Linfociti B: ruolo nei meccanismi effettori. Piccinni Giovedì 25/10 ore ore Linfociti B: marcatori e patologie associate Maggi Lunedì 29/10 ore ore Linfociti T: ontogenesi Piccinni Mercoledì 31/10 ore ore Linfociti T: marcatori e patologie associate Amedei Lunedì 5/11 ore ore Linfociti T: fenotipi funzionali, attività effettrice. Piccinni Mercoledì 7/11 ore ore Nuove cellule effettrici: NKT, gamma/delta, ILC, TFH Parronchi Giovedì 8/11 Ore ore Verifica initinere sulla immunologia di base (20 domande a risposta multipla) Piccinni/ Amedei Lunedì 12/11 ore ore Le reazioni immunopatogene Parronchi Mercoledì 14/11 ore ore Patogenesi delle malattie allergiche Cosmi Giovedì 15/11 Ore ore Tolleranza immunologica edautoimmunità Maggi Lunedì 19/11 ore ore Immunologia dei tumori e dei trapianti d organo Maggi Mercoledì 21/11 ore ore Inquadramento clinicodellemalattieauto-immuni Parronchi Giovedì 22/11 Ore ore Inquadramento clinico delle malattie allergiche Rossi Lunedì 26/11 ore ore Inquadramento clinico delle immunodeficienze primitive e secondarie Matucci Mercoledì 28/11 ore ore Convegno sulle immunodeficienze (NIC) (in alternativa Inquadramento clinico delle immunodeficienze secondarie e AIDS) Maggi Giovedì 29/11 ore ore Terapie delle malattie immunologiche: princìpi, modalità (immunosoppressori e anticorpi monoclonali) e ricadute cliniche Liotta Lunedì 3/12 ore ore Diagnostica di laboratorio in autoimmunità: malattie sistemiche Totaro Mercoledì 5/12 ore ore Diagnosticadi laboratorioinautoimmunità: malattied organo (tiroide, fegato, vie biliari, etc) Totaro Giovedì 6/12 Ore ore Diagnostica di laboratorio in allergologia: vecchia e nuova (RIST, RAST) Rossi/Totaro Lunedì 10/12 ore ore Diagnostica di laboratorio in allergologia: vecchia e nuova (ISAC) Rossi/Totaro Mercoledì 12/12 ore ore Principi della citofluorimetria e sue applicazioni Annunziato/ Cosmi 2 ore Diagnostica di laboratorio nelle immunodeficienze Matucci/ Liotta 2 ore Altre tecniche di laboratorio inimmunologia (diagnostica dell allergia a farmaci,anticorpi-anti farmaco,elispot, ECP, triptasi) Parronchi/ Vultaggio Giovedì 13/12 Ore Lunedì 17/12 ore Mercoledì 19/12 ore Cubo Cubo Cubo Cubo IV piano (stanza ex-allergologia) 2 ore Verifica in itinere sulla patogenesi, la clinica delle malattie immunologiche e della diagnostica di laboratorio (20 domande a risposta multipla) Totaro/ Parronchi Giovedì 20/12 ore

3 Caratteristiche della risposta immune Organizzazione del sistema immunitario

4 NOBEL Medicina 2011 Bruce Beutler Jules Hoffmann Ralph Steinman Toll Like Receptors Cellule Dendritiche

5 L immunità è la resistenza alle malattie, in particolare alle malattie dipendenti da agenti infettivi, ma non solo Alcuni concetti d immunologia Il complesso di molecole, cellule e tessuti che mediano tale azione prende il nome di sistema immunitario, mentre la risposta coordinata all introduzione di molecole estranee è nota come risposta immunitaria. La risposta immunitaria può in alcune circostanze provocare danno ai tessuti e una conseguente malattia (immunopatologia). Possiamo definire l immunità come una risposta a sostanze estranee indipendente dalle conseguenze fisiologiche o patologiche.

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7 Il sistema immunitario è costituito da un insieme variegato di popolazioni cellulari interdipendenti fra di loro, che hanno il compito di riconoscere l antigene e inattivarlo una serie di strutture ed organi di supporto

8 Organi linfoidi: Organi linfoidi primari:timo,midollo osseo Organi linfatici secondari:adenoidi,tonsille,linfonodi,milza,placche di Peyer,appendice Timo Organo linfoide primario e centrale Centri germinativi assenti(non produce cellule staminali) Rende linfociti immunologicamente competenti dotandoli di antigeni e markers molecolari e li ridistribuisce a linfonodi e milza. Midollo osseo l'unico organo deputato alla sintesi degli elementi figurati del sangue, vale a dire dei globuli bianchi (granulociti, linfociti, monociti), di quelli rossi (eritrociti) e delle piastrine (trombociti). Questi, infatti, non sono eterni (i globuli rossi, ad esempio, vivono in media 120 giorni) e come tali devono essere continuamente rimpiazzati. Il midollo osseo è un organo disperso, contenuto: nel canale diafisario (o cavità midollare) scavato nel tratto centrale delle ossa lunghe e nelle cavità del tessuto spugnoso, per un peso complessivo, nell'adulto, di grammi, con una spiccata variabilità individuale.

9 Cellule Staminali Ematopoietiche

10 Organi Linfoidi secondari I linfonodi sono aggregati nodulari di tessuto linfoide situati lungo il decorso dei vasi linfatici in tutto il corpo. I fluidi provenienti dagli epiteli e dai tessuti connettivi, nonché dalla maggior parte degli organi parenchimatosi, vengono drenati dai vasi linfatici, che trasportano questo fluido, chiamato linfa, dai tessuti ai linfonodi. La linfa contiene pertanto una miscela di sostanze assorbite dagli epiteli e dai tessuti; quando essa transita attraverso i linfonodi, le APC (Antigene Presenting Cells) presenti in tali strutture possono catturare gli antigeni di microbi che si siano introdotti nei tessuti attraverso gli epiteli.

11 La milza è un organo situato nell addome che svolge, nelle risposte immunitarie agli antigeni presenti nel torrente circolatorio, lo stesso ruolo di filtro svolto dai linfonodi per gli antigeni raccolti dalla linfa. Il sangue che arriva alla milza fluisce attraverso una rete di canali (detti sinusoidi) tappezzati di fagociti; gli antigeni in esso presenti vengono catturati da cellule dendritiche e macrofagi e quindi concentrati all interno della milza stessa. La milza contiene un gran numero di fagociti, che inglobano e distruggono i microbi presenti nel sangue.

12 Il sistema immunitario associato alla cute e alle mucose è situato al di sotto degli epiteli che rivestono la cute e gli apparati gastro-intestinale e respiratorio. Le tonsille faringee e le placche di Peyer dell intestino sono due tipici esempi di tessuto linfoide associato alle mucose. Questo è la sede in cui si verificano le risposte immunitarie ad antigeni che violano le barriere epiteliali, mentre linfonodi e milza sono i siti in cui si avviano le risposte agli antigeni presenti, rispettivamente, nella linfa e nel sangue.

13 Organizzazione anatomica di un linfonodo

14 A quali sostanze estranee risponde il sistema immunitario? GLI ANTIGENI

15 La maggioranza degli antigeni è costituita da proteine o polisaccaridi. Natura microbica: capsule, pareti batteriche, tossine, capside virale, flagelli. Natura non-microbica: polline, molecole di superficie dei globuli rossi, proteine sieriche, molecole di superficie dei tessuti trapiantati. I lipidi e gli acidi nucleici sono antigenici soltanto in combinazione con proteine o polisaccaridi.

16 Come il sistema immunitario difende l organismo dagli antigeni?

17 La difesa contro i patogeni ed i loro antigeni si realizza attraverso risposte precoci, riconducibili all immunità innata, e risposte tardive, dipendenti dall immunità acquisita o specifica. L immunità innata o naturale, si basa su meccanismi preesistenti all infezione, capaci di reagire rapidamente contro i patogeni. L immunità acquisita si sviluppa in risposta alle infezioni e si affina progressivamente con ulteriori esposizioni ad un agente patogeno. Specificità: si riconoscono moltissimi patogeni differenti. Barriere fisico/chimiche dell organismo: epiteli e sostanza ad azione antimicrobica da esse prodotte. Proteine del complemento, mediatori dell infiammazione. Citochine e chemochine. Cellule fagocitanti: neutrofili, macrofagi, cellule NK. Capacità di ricordare (Memoria Immunitaria): Potenzia la risposta contro infezioni recidivanti. Specializzazione: si sviluppa la risposta più efficiente contro un determinato tipo di patogeno. Mancata reattività verso gli antigeni autologhi. Linfociti B, T e cellule fagocitanti. Anticorpi (Immunoglobuline).

18 Immunità Innata Immunità Specifica Sistema Integrato di difesa dell Organismo (cell. e mol, funzionano in maniera cooperativa) Importanti COLLEGAMENTI Risposte Innate stimolano ed influenzano la natura delle Risposte Specifiche Risposte Specifiche utilizzano meccanismi effettori dell Immunità Innata Concetto: Risposte Specifiche migliorano/potenziano quelle Naturali Invertebrati : Immunità Innata Vertebrati : Immunità Innata + Specifica

19 Immunità Innata e Specifica Risposte Precoci Immunità Innata Difesa dai patogeni Risposte Tardive Immunità Specifica Immunità Innata (naturale): meccanismi pre-esistenti, rapidità, ripetizione identica Componenti Immunità Innata : Barriere fisico/chimiche Cellule Fagociti (Neutrofili e Macrofagi) Cellule Citotossiche Naturali (NK) Proteine del sangue (Complemento, Mediatori Inf.) Citochine e Chemochine (Regolano e coordinano) Meccanismi attivati da STRUTTURE MOLECOLARI COMUNI (no discriminazione)

20 Principali meccanismi dell immunità innata e dell immunità acquisita.

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22 Antigeni Antigene (greco) = qualcosa che genera una sostanza contro Antigene (Ag) = Qualsiasi molecola (esogena ed endogena) che reagisce con S.I. (Legarsi ad Anticorpo o Linfocita) Immunogeno = sostanza in grado di suscitare risposta immunitaria TUTTI GLI IMMUNOGENI SONO ANTIGENI MA NON TUTTI GLI ANTIGENI SONO IMMUNOGENI Epitopo (determinante antigenico) = parte di Ag che entra in contatto con il sito di legame di un Ac o TCR. (15-20 aa) Aptene = mol. solitamente di piccole dimensioni che agisce da epitopo ma non in grado di evocare da sé una risposta anticorpale. Carrier = Legandosi all aptene lo rende immunogeno Karl Landsteiner (1921) = esperimenti estratto alcolico di rene di cavallo

23 Caratteristiche Proteina -Antigene Peso Molecolare (> 10 KD) = Proteina grande e complessa Più frammenti Insulina (5,7 ), Protamina (6) = - Immun. Ova(40), TT(55), Emoc (6.000)= + Immun Polimeri sintetici (polistirolo,nylon, poliacrilamide, omopol. AA) = No Immun Motivo = struttura primaria semplice, no solubilizzazione enzimatica e no solubili) Solubilità (Necessaria per il trasposto) Estranietà: (Diff. con il self Pat. autoimmuni) ( >distanza tra specie.+ Imm) Dose di somministrazione (Troppo bassa no reazione; Troppo Alta inibizione. Tolleranza Acquisita) Vie di somministrazione (Sottocutanea più potente)

24 Caratteristiche degli Epitopi I determinanti antigenici devono essere accessibili agli anticorpi (Exp. Sela 1960,catene laterali di aa) I determinanti antigenici possono essere continui (segmentali) o discontinui (assemblati) (Exp. Tassi 1960). Lineari riconosciuti da linfociti B e T, Conformazionali solo dai linfociti B. I determinanti antigenici possiedono alcuni residui più importanti di altri (epitopi immunodominanti porzioni idrofiliche. Selezione Darwiniana) Mobilità del sito antigenico (in modo da permettere all Ac di incastrarsi bene) Forze in gioco nel legame AG-Ac (non covalente): Ponti idrogeno Interazioni elettrostatiche Forze di Van der Waals Interazioni idrofobiche

25 Epitopi immunodominanti Quelli maggiormente riconosciuti Accessibilità (esposti in superficie) Idrofilicità (proteine globulari solubili in sol.acquosa) Mobilità (Leg. Efficace anche se complementarietà) Anfipaticità (residui idrofob.e idrofil. Disposti su facce opposte della molecola. favorito legame MHC-T)

26 APTENI Interagiscono con SI ma non Immunogene Piccole dimensioni ma anche macromolecole (DNF) Proteina Carrier utilizza anche epitopi dell aptene Fattori condizionanti: Immunogenicità Carrier-Aptene La configurazione degli apteri (D-,L-, Orto-, Para-, Meta-) Gruppi fortemente acidi/basici decisivi nella regolazione specificità Ac Gruppi non ionici simili (forma e dimensione) sono intercambiabili Nota: sostanze (p.peso mol.) non immunogene introdotte nell organismo possono stimolare risposta cellulare o anticorpale (es. prodotti degradazione penicillina legami spontanei con proteine o polisaccaridi tissutali)

27 Adiuvanti: agenti capaci di potenziare la risposta immunitaria Somministrati in associazione all Ag Possono essere essi stessi immunogeni Esempi: Sali di Ca e Al (complesso insolubile con Ag + tempo in org. (gg o sett), aumentano dimensione Ag.. + attività fagociti) Emulsioni Acqua/olio Adiuvante di Freund: Incompleto (olio minerale leggero con moneolato di mannide) Completo (+ mistura di micobatteri uccisi) No uomo..granulomi Attivatori Policlonali (Mitogeni): mimano azione degli Ag inducendo nelle cell.immuncompetenti modificazioni funzionali indotte dagli Ag, dei quali non hanno specificità + cloni contemporaneamente) Att.Pol.Linfo B (APB): Stafilococco aureo ceppo Cowan I (SAC), virus Epstein Bar Att.Pol.Linfo T (APT): Fitoemagglutinina (PHA), Concanavalina A (Con A) Superantigeni: sostanze in grado di attivare contemporaneamente + cloni T ma non sono APT ne antigeni veri e propri. Sono capaci di interagire al medesimo tempo con Ag di MHC II e regioni costanti del Vb del TCR. Possono attivare 1-30% dei cloni T Enterotossine Stafilococciche (Shock tossico.linfociti T Vb2-positivi)

28 Presentazione dell Antigene Linfociti: riconoscono specificatamente gli Ag estranei e rispondono = mediatori immunità cellulare ed umorale Linfociti B: riconosco Ag extra-cellulari e presenti sulla membrana delle cellule Plasmacellule.. Anticorpi.Risposta umorale. Linfociti T responsabili risposta cellulare: T helper (Th) e T citotossici (Tc) Specificità ristretta: solo peptidi legati a proteine autologhe codificate da geni presenti nel Complesso Maggiore di Istocompatibilità (Major Histocompatibility Complex o MHC) presente su cellule dette APC (Antigen Presenting Cells) Linfociti T non riconoscono Antigeni Solubili

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30 Antigen Presenting Cells (MHC : Major Histocompatibility Complex)

31 Processazione e presentazione dell ag ai Linfociti T

32 Differente processazione e presentazione dell ag ai Linfociti T CD4 e CD8

33 Riconoscimento ag dai linfociti T ed attivazione

34 Grazie