14 Meccanismi effettori dell immunità umorale

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1 14 Meccanismi effettori dell immunità umorale L immunità umorale è mediata dagli anticorpi di secrezione nel suo ruolo di difesa da microbi extracellulari e tossine microbiche. I tipi di organismi che vengono combattuti con questo tipo di difesa sono batteri extracellulari, funghi e occasionalmente parassiti intracellulari obbligati nel momento di esposizione al di fuori della cellula Caratteristiche generali dell immunità umorale Le funzioni principali degli anticorpi sono la neutralizzazione e l eliminazione di microbi infettivi e tossine microbiche. Le caratteristiche principali di questi meccanismi sono: 1. Gli anticorpi sono prodotti dai linfociti B e dalle plasmacellule negli organi linfoidi e nel midollo, ma la loro azione si svolge a siti distanti da quelli di produzione. Gli anticorpi sono inoltre attivamente trasportati attraverso la placenta nella circolazione del feto in sviluppo. Per contrasto nell immunità cellulomediata i linfociti T non sono trasportati nelle secrezioni delle mucose e non sono in grado di varcare la barriera placentare. 2. Gli anticorpi possono derivare sia da plasmacellule a lunga vita che a breve a seguito dell attivazione di linfociti B naive o della memoria. La prima esposizione all antigene porta all attivazione dei linfociti B naive e alla loro differenziazione in plasmacellule o cellule della memoria. Una successiva esposizione porta all attivazione delle cellule della memoria e a una più ampia e rapida risposta anticorpale. Le plasmacellule derivate prima nelle risposte immunitarie di solito hanno vita breve mentre quelle più tardive e con swtich dell isotipo tendono a migrare nel midollo e a persistere per anni; in un individuo sano almeno la metà delle IgG circolanti sono dovute alla produzione da parte di queste cellule a lunga vita midollari. 3. Molte delle funzioni effettrici degli anticorpi sono mediate dalle regioni costanti delle catene pesanti; diverse catene possono avere diverse funzioni effettrici. Il sistema umorale è specializzato in modo tale che diversi microbi o antigeni stimolino lo switch da parte dei linfociti verso il tipo di Ig migliore per combatterli. I principali stimoli allo switch sono le citochine derivate dagli helper insieme a CD40L; diversi tipi di microbi stimolano la differenziazione degli helper in diversi sottogruppi, ad esempio T H 1 o T H 2, che producono citochine diverse e inducono switch diversi, esempi: (a) I virus e molti batteri stimolano le risposte T H 1 con produzione di IgG che legano fagociti, natural killer e attivano il complemento. (b) I parassiti elmintici stimolano risposte T H 2 con produzione di IgE che legano e attivano mastociti e basofili le cui citochine attivano gli eosinofili, particolarmente efficaci nell eliminare questi patogeni. 4. Anche se molte delle funzioni effettrici sono mediate dalle regioni costanti, tutte sono scatenate dal legame dell antigene alle regioni variabili Neutralizzazione di microbi e tossine Gli anticorpi contro microbi e tossine bloccano il legame di questi a recettori cellulari in modo da neutralizzarne l infettività. Molti microbi entrano nella cellula ospite legando particolari molecole di superficie a proteine o lipidi di membrana; gli anticorpi che legano queste strutture microbiche interferiscono con la loro capacità di interagire con i recettori cellulari e possono dunque prevenire l infezione a causa dell ingombro sterico. In alcuni casi bastano pochissime molecole di anticorpo per avere variazioni conformazionali nelle molecole del patogeno che interagiscono con la cellula: si può avere dunque un effetto allosterico dovuto agli anticorpi. Molte tossine microbiche mediano inoltre i loro effetti patologici sempre legando specifici recettori cellulari: gli anticorpi anti-tossine bloccano stericamente queste interazioni e impediscono alla tossina di danneggiare l ospite. La neutralizzazione anticorpo mediata di microbi e tossine richiede solamente le regioni leganti l antigene dell anticorpo, quindi può essere mediata da qualsiasi isotipo circolante o nelle secrezioni mucosali. La maggior parte degli anticorpi neutralizzanti nel sangue è di tipo IgG, mentre nelle mucose 56

2 la maggior parte è IgA. Gli anticorpi più efficaci nell atto della neutralizzazione sono quelli a più alta affinità, quelli cioè risultanti dal processo di maturazione Opsonizzazione anticorpo-mediata e fagocitosi Le IgG ricoprono, cioè opsonizzano, i microbi e ne promuovono la fagocitosi legandosi ai recettori Fc dei fagociti. I fagociti mononucleati e i neutrofili ingeriscono i microbi come preludio all uccisione e degradazione; queste cellule esprimono di loro una varietà di TLR che legano direttamente i microbi, anche in assenza di anticorpi, fornendo uno dei meccanismi dell immunità innata. I microbi possono essere opsonizzati anche dal prodotto di attivazione del complemento C3b e fagocitati grazie al recettore per questa molecola presente sui leucociti. Il processo di copertura del microbo è detto opsonizzazione e le sostanze in grado di farlo, tra le quali gli anticorpi e le proteine del complemento, sono dette opsonine Fagociti e recettori Fc Recettori Fc per diversi isotipi delle catene pesanti degli anticorpi sono espressi su molte popolazioni leucocitarie; di questi recettori i più importanti nella fagocitosi delle particelle opsonizzate sono quelli per le catene pesanti delle IgG, detti recettori F cγ. Esistono tre recettori F cγ con diverse affinità per le varie sottoclassi di IgG. Il principale recettore F cγ è detto F cγri e lega fortemente nell uomo sia IgG1 che IgG3. F cγri è composto da una catena alfa contenente la regione che lega Fc in associazione con un omodimero di una proteina segnalatrice detta catena F crγ, omologa alla catena ζ del TCR. Le sottoclassi di IgG che legano in modo più efficace i recettori sono le opsonine più efficienti per promuovere la fagocitosi: IgG1 ed IgG3. F cγri lega gli anticorpi legati agli antigeni in modo più efficace rispetto agli anticorpi liberi. Inoltre l attivazione del recettore richiede che questo si raggruppi nel piano della membrana, qualcosa che può succedere solo se l attivazione è mediata da un antigene legato ad IgG. Il legame del recettore Fc sul fagocita con l antigene opsonizzato porta alla fagocitosi della particella e alla sua internalizzazione in un fagosoma che si porta a fondersi con il lisosoma generando un fagolisosoma. Il legame di particelle opsonizzate al recettore attiva i fagociti grazie al segnale trasdotto dalla catena F crγ; questa catena contiene dei domini ITAM sul suoi lato citoplasmatico. L accumulo dei recettori dovuto all antigene opsonizzato porta all attivazione di una chinasi che fosforila il dominio ITAM contribuendo al reclutamento e all attivazione della tirosin chinasi Syk e la conseguente apertura di vie di segnalazione. L induzione del segnale del F cγri fa scattare la produzione di diverse molecole microbicide. 1. Inizia la produzione dell ossidasi fagocitica che catalizza la produzione di ROS citotossici per i microbi fagocitati. 2. Inizia la secrezione di enzimi idrolitici e ROS all esterno del fagocita in modo da poter uccidere microbi extracellulari troppo grandi per la fagocitosi L espressione di F cγri sui macrofagi è stimolata dall interferon-γ. Gli isotipi anticorpali che meglio legano i recettori F cγ sono prodotti dallo switching indotto dallo stesso inteferone, inoltre questo stimola direttamente le attivita microbicide dei fagociti. Il recettore F cγriib è un recettore inibitorio ( 10.5) già visto nel contesto dei segnali inibitori per i linfociti B; si trova espresso in molte altre cellule immunitarie e presenta anch esso un dominio ITIM. Nei fagociti la sua attivazione va ad attenuare la segnalazione da parte dei recettori attivanti tra i quali anche F cγri. Un trattamento empirico ma utile per molte malattie autoimmuni è la somministrazione intravenosa di IgG che inducono l espressione nei fagociti di F cγriib e quindi la consegna di segnali inibitori che mitigano l infiammazione Citotossicità cellulomediata anticorpo dipendente Le cellule NK e altri leucociti legano le cellule opsonizzate con i recettori Fc e le distruggono nel processo di citotossicità cellulo mediata anticorpo dipendente (ADCC). Le NK usano il loro recettore per Fc, cioè F cγriii, per legare le cellule opsonizzate: questo è un recettore in grado di legare solo i complessi e mai l anticorpo monomerico. L attivazione del recettore porta le NK a sintetizzare e secernere citochine 57

3 quali l interferon-γ oltre che a scaricare i contenuti dei loro granuli che mediano l uccisione delle cellule bersaglio. Eliminazione degli elminti anticorpo mediata I parassiti elmintici (vermi) sono troppo grossi per essere fagocitati e resistono ai prodotti microbicidi di neutrofili e macrofagi ma possono essere uccisi da una proteina estremamente basica (detta proteina basica principale) contenuta nei granuli degli eosinofili. Le IgG e le IgA che ricoprono gli elminti possono legarsi ai recettori Fc degli eosinofili causandone la degranulazione e il rilascio della proteina. In aggiunta le IgE riconoscono gli antigeni superficiali degli elminti e possono dar vita alla degranulazione locale dei mastociti le cui chemochine e citochine possono attrarre gli eosinofli nella sede di infezione Il sistema del complemento Il sistema del complemento è costituito da proteine sieriche e di membrana che interagiscono tra l oro e con altre molecole immunitarie in modo regolato per generare prodotti la cui funzione è eliminare i microbi; le proteine del complemento sono in generale proteine plasmatiche normalmente inattive. Le principali caratteristiche di questo sistema sono: 1. L attivazione del complemento richiede la proteolisi sequenziale di vari enzimi per generare nuovi complessi con attività proteolitica. Le proteine che acquisiscono attività catalitica a seguito di azione di una proteasi sono dette zimogeni. 2. I prodotti dell attivazione del complemento sono covalentemente attaccati alle superfici dei microbi o agli anticorpi a loro volta legati a microbi o ad antigeni. La piena attivazione e le funzioni biologiche del complemento sono limitate alle superfici microbiche o ai siti dove gli anticorpi legano gli antigeni e non capitano mai nel sangue. 3. L attivazione del complemento è inibita da proteine regolatrici presenti normalmente sulle cellule dell ospite ma assenti su quelle microbiche. Queste proteine minimizzano i danni derivanti dal complemento all host e allo stesso tempo permettono l attivazione del sistema a danno dei microbi Vie di attivazione del complemento Esistono tre vie di attivazione del complemento: quella classica mediata da certi isotipi di anticorpi, quella alternativa 3 mediata direttamente dai microbi e quella della lectina attivata dall riconoscimento di residui di mannosio. Le vie di attivazione convergono nello spezzare la proteina più abbondante del complemento, C3. La via alternativa e della lettina sono meccanismi effettori dell immunità innata mentre quella classica è un componente fondamentale della risposta umorale adattativa. L evento centrale nell attivazione del complemento è la proteolisi di C3 a generare prodotti biologicamente attivi e il seguente legame covalente di uno di questi, C3b, alle superfici microbiche o all anticorpo legato all antigene. L enzima C3 convertasi spezza C3 nei due frammenti C3a e C3b, mentre l enzima C5 convertasi fa lo stesso con C5; i frammenti sono nominati a per il più piccolo e b per il più grande. C3b diviene covalentemente legato al microbo o all anticorpo nella sede di attivazione del complemento. Tutte le funzioni biologiche del complemento dipendono dalla rottura proteolitica di C3. Le vie di attivazione differiscono nel modo in cui C3b viene prodotto, ma seguono una sequenza comune a partire dalla rottura di C5. La via alternativa Questa via risulta nella proteolisi di C3 e nel legame stabile di C3b alle superfici microbiche senza intervento di un anticorpo. La proteina C3 contiene un legame tioestere reattivo sepolto sotto un ampio dominio detto domino tioestere. Quando C3 viene spezzata, C3b subisce modifiche conformazionali che espongono il legame tioestere. Normalmente nel plasma C3 viene continuamente spezzata a bassi regimi per generare C3b nel processo detto di tickover. Una piccola quantità di C3b può dunque legarsi alle superfici cellulari attraverso il legame tioestere che reagisce con gruppi amminici o polisaccaridici di proteine o polisaccaridi. Se questi legami non si formano C3b rimane in fase 3 Il nome alternativa deriva dal fatto che è stata scoperta dopo, ma è quella filogeneticamente più antica. 58

4 fluida e il legame tioestere viene velocemente idrolizzato rendendo la proteina inattiva: l attivazione del complemento non può procedere. Quando C3b subisce le modifiche conformazionali espone anche un sito di legame per una proteina plasmatica detta fattore B. Il fattore B legato viene a sua volta spezzato da una serina proteasi plasmatica detta fattore D: questo genera un frammento Ba e un frammento Bb che rimane attaccato a C3b. Il complesso C3bBb è la C3 convertasi della via alternativa: spezza più molecole di C3 che generano C3b che rimane attaccato alla cellula e C3a che viene invece rilasciato. Se il complesso C3bBb viene formato su cellule di mammifero viene rapidamente degradato grazie a diverse proteine; la mancanza di queste proteine sui microbi consente l attivazione della convertasi. In aggiunta un altra proteina della via alternativa, la properdina, può legarsi e stabilizzare il complesso e questo è favorito sulle cellule microbiche: la properdina è l unico regolatore positivo conosciuto per il complemento. Alcune delle molecole di C3b generate in questo modo si legano alla convertasi stessa con formazione di un complesso che contiene un misto di una molecola di Bb e due di C3b: questo è la C5 convertasi della via alternativa che spezza C5 iniziando gli ultimi step del attivazione del complemento. La via classica La via classica è iniziata dal legame della proteina del complemento C1 ai domini C H 2 delle IgG o ai C H 3 delle IgM che hanno legato un antigene. Nell uomo le IgG più efficaci in questo amboto sono IgG1 ed IgG3. La proteina C1 è un complesso composto da C1q, C1r e C1s; C1q lega l anticorpo mentre le altre due subunità sono proteasi. La subunità C1q lega in modo specifico le regioni Fc delle catene pesanti µ e di alcune γ. Ogni regione Fc della Ig ha un singolo sito di legame per C1q e ogni C1q deve legare almeno due catene pesanti per essere attivata: questo spiega perchè il complemento si attiva solo per anticopi legati ad antigeni e non per quelli liberi. La struttura pentamerica delle IgM può legare due molecole C1q alla volta e questa è una delle ragioni per cui questo anticorpo è più efficare nel legare il complemento rispetto ad IgG. C1r e C1s sono serina proteasi. L attivazione di C1q porta all attivazione enzimatica di C1r che spezza e attiva C1s. La forma attiva di C1s spezza la proteina successiva della cascata, C4, generando C4a e C4b. C4 è omologa a C3 e C4b ha un legame tioestere interno simile a C3b che è in grado di legare complessi antigene-anticorpo: questo garantisce che l attivazione proceda solo in caso controllato. La proteina successiva, C2, poi complessa con C4b legata alla cellula e viene spezzata da una molecola C1s vicina in un frammento C2a solubile e uno C2b che rimane associato a C4b. Il complesso risultante C4b2b è la C3 convertasi della via classica. Il legame di questo complesso a C3 è mediato dal frammento C4b mentre la proteolisi è catalizzata da C2b. La rottura di C3 risulta nella rimozione del frammento C3a mentre C3b può formare legami covalenti con le superfici cellulari o con l anticorpo dove il complemento è stato attivato. Quando C3b è stato depositato questo può legare il fattore B e generare altra C3 convertasi lungo la via alternativa; l effetto finale è l amplificazione e centinaia o migliaia di C3b finiscono con il depositarsi. Alcune delle molecole di C3b generate lungo la via classica si legano alla convertasi e formano il complesso C4b2b3b che funziona da C5 convertasi classica. Esiste una insolita via anticorpo indipendente della via classica nelle infezioni da pneumococco. I macrofagi splenici marginali esprimono una lectina di superficie detta SIGN-R1 che lega polisaccaridi pneumococcici e C1q; il legame del batterio o del polisaccaride alla lectina attiva la via classica e promuove la copertura del pneumococco con C3b. La via della lectina La via della lectina è ativata in assenza di anticorpi dal legame di polisaccaridi microbici a lectine circolanti, come la lectina plasmatica legante mannosio (MBL) o le ficoline. Queste lectine solubili sono membri di una famiglia di collectine e strutturalmente somigliano a C1q. MBL lega il mannosio insieme a serina proteasi MBL associate (MASP) come MASP-1, MASP-2 e MASP-3. Queste proteasi formano complessi tetramerici simili a quelli formati da C1r e C1s e MASP-2 si porta a spezzare C4 e C2. Gli eventi seguenti sono identici a quelli della via classica. Passi successivi dell attivazione La C5 convertasi generate nelle varie vie da il via agli ultimi passi dell attivazione del complemento che culminano nella formazione del complesso di attacco alla membrana (MAC). La convertasi genera un frammento C5a che viene rilasciato e uno C5b che rimane attaccato alle proteine del complemento depositate sulla superficie cellulare. Le rimanenti proteine della cascate del complemento (C6, C7 e C8) sono strutturalmente correlate e non hanno attività enzimatica. 59

5 C5b mantiene transientemente una conformazione in grado di legare C6 e C7. La componente C7 del risultante complesso C5b,6,7 è idrofobica e si inserisce nel doppio strato fosfolipidico della membrana dove diventa un recettore ad alta affinità per C8. C8 è un trimero composto da tre diverse catene, una delle quali lega il complesso C5b,6,7 e forma un eterodimero con la seconda catena; la terza si inserisce invece nel doppio strato fosfolipidico. Il complesso così creato, C5b-8 ha limitata capacità di lisare le cellule. La formazione del MAC è ottenuta dal legame di C9 al complesso. C9 è una proteina del siero che polimerizza al sito dove è legato il complesso C5b-8 e forma pori nelle membrane plasmatiche; questi pori permettono il passaggio di acqua e ioni e quindi la rottura delle cellule sulle quali MAC è depositato Recettori per proteine del complemento Il recettore complemento di tipo 1 (CR1 o CD35), funziona principalmente per promuovere la fagocitosi delle particelle coperte da C3b o C4b. Questo recettore ad alta affinità per C3b e C4b è espresso soprattutto sulle cellule del sangue ma anche sulle cellule dendritiche follicolari. I fagociti usano questo recettore per fagocitare le particelle opsonizzate. Il legame ligando-recettore trasduce inoltre segnali che attivano i meccanismi microbicidi del fagocita, soprattutto se anche il recettore Fcγ è simultaneamente attivato. La funzione di CR1 negli eritrociti è invece di catturare gli immunocomplessi per consegnarli a milza e fegato dove vengono rimossi dai fagociti. Il recettore complemento di tipo 2 (CR2 o CD21) stimola le risposte immunitarie umorali migliorando l attivazione dei linfociti B e promuovendo la ritenzione dei complessi antigene-anticorpo nei centri germinativi. CR2 si trova nei linfociti B e nelle cellule dendritiche follicolari. Il recettore lega i prodotti di degradazione di C3b, cioè C3d, C3dg e ic3b, che vengono generati dalla proteolisi mediata dal fattore I. Nei linfociti il recettore è espresso come parte di un complesso trimolecolare che include anche CD9 e TAPA-1; questo complesso consegna segnali al linfocita che ne migliorano la risposta all antigene. Nell uomo questo recettore è il bersaglio del virus di Epstein-Barr, causa della mononucleosi infettiva come anche di molti tumori maligni. Il recettore complemento di tipo tre (Mac-1, CR3) è un integrina con funzione recettoriale per il frammento ic3b. Mac-1 è espresso su neutrofili, fagociti e mastociti e sulle cellule NK. Il recettore consiste in una catena alfa legata non covalentemente ad una beta. Mac-1 sui neutrofili e sui monociti promuove la fagocitosi dei microbi opsonizzati con ic3b, inoltre lega la molecola ICAM-1 promuovendo l adesione stabile dei leucociti all endotelio anche senza attivazione del complemento: questo porta a reclutamento leucocitario ai siti di infezione e danno tissutale. Il recettore complemento di tipo quattro (CR4) è un altra integrina con la stessa catena beta di Mac-1 ma diversa catena alfa. Le funzioni sono simili a quelle di Mac-1. Il recettore del complemento della famiglia delle immunoglobuline (CRIg) è espresso sui macrofagi del fegato, cioè sulle cellule del Kupffer. Si tratta di un recettore che lega i frammenti C3b e ic3b ed è fondamentale per la clearance dei batteri opsonizzati e di altri patogeni ematici. SIGN-R1 è una lectina dei macrofagi marginali che riconosce polisaccaridi derivanti da preumococchi e lega anche C1q: è fondamentale nella clearance di questo tipo di batteri Regolazione dell attivazione del complemento La regolazione del complemento è mediata da parecchie proteine circolanti e di membrana di cui molte appartengono alla famiglia RCA (Regulators of Complement Activity) e sono codificate da geni omologhi collocati adiacenti nel genoma. La regolazione del complemento è necessaria per due motivi: 1. Il sistema si attiva spontaneamente in maniera blanda, ma se lasciato continuare potrebbe danneggiare cellule e tessuti normali. 2. Quando il sistema viene attivato opportunamente è necessario controllarlo perchè la degradazione delle varie proteine potrebbe farle diffondere verso le cellule vicine e danneggiarle. Molti meccanismi di controllo sono tesi a impedire la formazione o l attività della C3 convertasi nelle prime fasi di attivazione, o analogamente della C5 convertasi o infine del MAC. L attività proteolitica di C1r e C1s è inibita da una proteina detta C1 inibitore (C1 INH), una serina proteasi che mima i normali substrati di questi enzimi. Se C1q lega un anticorpo e comincia l attivazione, C1 INH diventa bersaglio della attività enzimatica: l inibitore viene spezzato e diviene legato 60

6 covalentemente alle proteine del complemento, con il risultato che il complesso C1r 2 C1s 2 si dissocia da C1q e la via classica viene inibita. Una patologia autosomica dominante, l edema angioneurotico ereditario, è dovuto a una carenza di C1 INH. Le manifestazioni cliniche comprendono accumuli intermittenti acuti di fluido nella cute e nelle mucose che causano dolori addominali, vomito, diarrea e ostruzione delle vie aeree. In questi pazienti i livelli plasmatici di C1 INH sono ridotti a meno del 30% del normale: l attivazione di C1 non è controllata e nemmeno il complemento in generale. L assemblaggio delle C3 e C5 convertasi è inibito da proteine regolatrici che legano C3b e C4b sulle superfici cellulari. Se C3b si lega alla superficie di una cellula normale di mammifero viene legato da parecchie proteine, tra cui MCP (Membrane Cofactor Protein), il recettore complemento tipo 1 (CR1), DAF (Decay Accelerating Factor) e fattore H. C4b in maniera simile viene legato da DAF, CR1, da C4BP (C4 Bingind Protein). Tutte queste proteine inibiscono per via competitiva il legame degli altri componenti del complesso convertasi, bloccando ulteriori progressi nella cascata di attivazione. Ovviamente queste proteine sono espresse nelle cellule di mammifero ma non in quelle batteriche. DAF è una proteina di membrana legata a lipidi espressa su cellule endoteliali ed eritrociti. La carenza dell enzime richiesto a formare i legami proteina-lipide porta al fallimento nella sua espressione ed è alla base della patologia detta emoglobinuria parossistica notturna. La patologia è caratterizzata da episodi ricorrenti di emolisi intravascolare, almeno in parte legati all attivazione incontrollata del complemento a danno dei globuli rossi: si ha così anemia emolitica cronica e trombosi venosa. C3b associato alle cellule viene degradato per via proteolitica dal fattore I, una serina proteasi plasmatica attiva solo in presenza di altre proteine regolatrici. MCP, il fattore H, C4BP e CR1 sono tutti cofattori per la degradazione mediata da fattore I di C3b e C4b. L azione di questo fattore produce i frammenti C3b, C3dg e ic3b che non attivano il complemento ma sono comunque riconosciuti dai recettori su fagociti e linfociti B. La formazione del MAC è inibita dalla proteina CD59 che funziona incorporando in se stessa il MAC in fase di assemblaggio subito dopo l inserzione del complesso C5b-8, in pratica inibisce l aggiunta di C9. L assemblaggio di MAC è inibito inoltre da proteine plasmatiche quali la proteina S che lega il complesso C5b,6,7 impedendone l inserimento nella membrana Funzioni del complemento Opsonizzazione e fagocitosi I microbi sui quali il complemento è stato attivato diventano ricoperti da C3b, ic3b o C4b e fagocitati dal legame di queste proteine a recettori specifici su macrofagi e neutrofili. C3b e C4b legano CR1 mentre ic3b lega Mac-1 e CR-4. Preso singolarmente CR1 non è sufficiente a indurre fagocitosi, ma lo diventa se gli stessi microbi sono coperti da IgG che simultaneamente attivano i recettori Fcγ. La fagocitosi C3b e ic3b dipendente è un meccanismo fondamentale di difesa sia per l immunità innata che per l adattativa. Esempio di questa via è la difesa contro pneumococchi e meningococchi. Questi batteri vengono legati dagli anticorpi IgM i quali attivano la via classica del complemento causando la clearance dei patogeni nella milza: questo è anche il motivo per cui i soggetti privi di milza sono più a rischio in queste infezioni. Stimolazione delle risposte infiammatorie I frammenti C5a, C4a e C3a inducono risposte infiammatorie acute attivando mastociti e neutrofili. Tutti e tre questi peptidi legano i mastociti causandone degranulazione e rilascio di mediatori vasoattivi quali l istamina; questi peptidi sono anche detti anafilatossine perchè scatenano risposte caratteristiche dell anafilassi. Nei neutrofili C5a stimola inoltre la motilità, l adesione alle cellule endoteliali e (ad alte dosi) il burst respiratorio con produzione di ROS; questa molecola potrebbe inoltre agire direttamente sull endotelio e indurre un aumento di permeabilità e l espressione della selectina P che promuove il legame dei neutrofili. Gli effetti proinfiammatori di C5a, C4a e C3a sono mediati da recettori specifici tra i quali il più studiato è quello per C5a. Questo recettore è di tipo accoppiato a proteina G e viene espresso su moltissime tipologie cellulari. Citolisi complemento-mediata La citolisi è mediata da MAC. La maggior parte dei patogeni ha sviluppato spesse pareti o capsule per impedire l accesso a MAC alle loro membrane, per questo in realtà il sistema protegge verso pochissimi tipi di batteri, tra i quali le Neisserie. 61

7 Altre funzioni del complemento Legandosi ai complessi antigene anticorpo le proteine del complemento ne promuovono solubilizzazione e clearance fagocitaria. Piccole quantità di questi complessi si formano frequentemente in circolo e se lasciate accumulare rischiano di portare a reazioni infiammatorie e danni tissutali. La formazione di questi immunocomplessi richiede interazioni tra le porzioni Fc di molecole Ig vicine: il complemento evita questo grazie all ingombro sterico delle sue componenti. La proteina C3d generata da C3 lega CR2 sui linfociti B facilitandone l attivazione e l avvio delle risposte immunitarie umorali. C3d viene generata quando il complemento è attivato da un antigene o da un complesso antigene-anticorpo. I linfociti B possono legare l antigene grazie alle loro Ig ma possono legare anche C3d grazie a CR2, potenziando in tal modo la segnalazione Evasione del complemento I meccanismi di evasione sfruttati dai microbi possono essere divisi in tre categorie: 1. Reclutamento delle proteine regolatrici dell host. Molti patogeni esprimono acidi sialici che reclutano il fattore H inibendo così la via alternativa (il fattore H separa C3b da Bb). Alcuni patogeni sottraggono acido sialico dalle cellule dell host mentre altri hanno evoluto metodi di produzione autonomi. 2. Produzione di proteine specifiche che mimano quelle regolatrici umane. E.Coli produce una proteina che lega C1q e impedisce il legame con C1r e C1s. S.Aureus produce la proteina SCIN che inibisce la C3 convertasi. 3. Inibizione dell infiammazione complemento-mediata grazie a prodotti di geni microbici Funzione degli anticorpi in siti anatomici specifici Immunità mucosale IgA è la più importante classe di anticorpi in questo ambito. I tratti GI e respiratorio sono le più importanti sedi di ingresso di microbi. Nelle secrezioni mucosali le IgA legano i microbi e le tossine nel lume e le neutralizzano impedendone l ingresso. Il sistema immunitario mucosale è una collezione di linfociti e altre cellule organizzato in strutture anatomiche distinte sotto gli epiteli dei tratti GI e respiratorio. Si stima che un adulto produca due grammi di IgA al giorno, cioè il 70% del totale. Lo switch all isotipo IgA è stimolato da citochine della famiglia del TNF tra le quali BAFF. La ragione dell abbondanza di IgA nelle mucose è che lo switch avviene in modo più efficiente in questi tessuti mucosali, inoltre i plasmablasti IgA hanno particolare propensione per la lamina propria intestinale. Le IgA secrete sono trasportate attraverso le cellule epiteliali grazie a un recettore Fc IgA specifico detto recettore poli-ig. Questo recettore è sintetizzato dalle cellule epiteliali delle mucose ed espresso sulle superfici basali e laterali. Quando l IgA si lega al recettore questo viene endocitato e trasportato attivamente dall altra parte dove viene poi spezzato per via proteolitica e si ha il rilascio dell IgA in associazione ad un residuo del recettore detto componente secretorio. Questo recettore funziona soprattutto per le IgA ma è capace di trasportare anche le IgM e questo ne giustifica il nome Immunità neonatale I neonati non hanno la capacità di rispondere ai microbi per parecchi mesi dopo la nascita e la loro principale linea di difesa è l immunità passiva dovuta agli anticorpi materni. Le IgG materne sono trasportate dalla placenta mentre un mix di IgA ed IgG viene trasportato nel latte. Le IgA ed IgG ingerite possono neutralizzare i patogeni che tentano di colonizzare i visceri, e le stesse IgG sono poi trasportate in circolo; in sostanza un neonato contiene essenzialmente le stesse IgG della madre. Il trasporto delle IgG attraverso la placenta è mediato da un recettore detto recettore Fc neonatale, unico in quanto assomiglia alle molecole MHCI. Nel periodo postnalate il recettore funziona nel proteggere gli anticorpi plasmatici dal catabolismo; si lega alle IgG circolanti, promuove l endocitosi dei complessi e in questo modo protegge l anticorpo internalizzato dalla degradazione intracellulare, riciclandolo poi di nuovo in circolo. 62