IMMUNITA INNATA E IMMUNITA ADATTATIVA

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1 IMMUNITA INNATA E IMMUNITA ADATTATIVA Molte cellule presenti nel tessuto connettivo sono cellule che appartengono al sistema immunitario. la loro funzione è quella di difendere l organismo da agenti patogeni. La difesa si attua con 2 distinti meccanismi: 1)IMMUNITA INNATA, o NATURALE, o ASPECIFICA: si realizza a livello di tessuti periferici (epiteli, connettivi, ecc..) 2)IMMUNITA ADATTATIVA o SPECIFICA: si realizza a livello di Organi Linfoidi Secondari (Linfonodi, Milza, MALT).

2 IMMUNITÀ INNATA O NATURALE O ASPECIFICA L immunità innata è un sistema di sorveglianza immunitaria sempre aevo nell organismo; l efficacia della risposta è sempre la massima possibile, e non si modifica nei contae successivi con gli stessi anlgeni. I meccanismi che cara,erizzano questo 2po di immunità si innescano in tempi rapidi e non richiedono processi di a6vazione rela2vamente lunghi come nell immunità ada,a2va. E una risposta immediata basata sulla capacità di riconoscere i patogeni prima ancora che ciò sia possibile tramite la risposta ada,a2va (o specifica) mediata dai linfoci2 T e B. Ciò è necessario perché una risposta ada,a2va (per es. la produzione di an2corpi specifici per il patogeno) richiede 2-5 gg e durante questo periodo il nostro organismo potrebbe essere a,accato massivamente. Inoltre, a fondamentale differenza di quanto accade per la risposta immunitaria ada,a2va, quella innata non è influenzata da preceden2 conta6 con l an2gene, in quanto essa non conserva memoria di tali conta6. L immunità naturale si basa su risposte non specifiche, a differenza di quanto avviene nell immunità acquisita. Un ruolo essenziale di difesa naturale è svolto dalle superfici epiteliali che cos2tuiscono una barriera all ingresso di agen2 estranei nell organismo.

3 Cellule coinvolte nell immunità naturale Ø L immunità naturale è mediata da: Ø GRANULOCITI (NEUTROFILI, EOSINOFILI, BASOFILI) Ø MACROFAGI Ø CELLULE DENDRITICHE Ø LINFOCITI NK Ø MASTOCITI

4 Nel corso di un infiammazione indotta da un corpo estraneo o da un agente infettivo o un insulto meccanico o da uno stimolo fisico (calore, radiazione..) nei tessuti periferici sono rilasciate varie citochine e chemochine da cellule residenti nei tessuti, (cellule endoteliali, fibroblasti, mastociti, macrofagi e cellule dendritiche (DC). Questi mediatori (chemotassi) favoriscono l extravasazione dei leucociti circolanti nel sangue periferico quali i neutrofili, i monociti (che diventano MACROFAGI o anche CELLULE DENDRITICHE immature) e i linfociti NK dotati di attività citotossica (non fagocitaria) e il loro reclutamento nel sito di infezione.

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6 Giunti nel focolaio infiammatorio, queste cellule dell immunità innata esplicano le loro funzioni: 1) riconoscono il materiale estraneo 2) Svolgono attività contro il patogeno: ² Attività FAGOCITICA da parte di: ² Granulociti NEUTROFILI, ² MACROFAGI ² CELLULE DENDRITICHE ² Attività CITOTOSSICA da parte di: ² cellule NK ² Rilascio di MEDIATORI PRO-INFIAMMATORI ² MASTOCITI ( e altre cellule )

7 ATTIVITA FAGOCITICA Esistono 3 classi di cellule specializzate nella fagocitosi (fagociti): MACROFAGI GRANULOCITI NEUTROFILI CELLULE DENDRITICHE

8 RICONOSCIMENTO DEL PATOGENO TLR TLRligando Il riconoscimento del patogeno avviene grazie alla presenza sulla superficie del fagoci2 di una serie di rece,ori che comprendono: I.membri della famiglia Toll-like (TLR) II.rece,ori per la porzione Fc delle IgG (FcR) III.rece,ori per il complemento (CR1 e CR2). L efficienza della fagocitosi aumenta enormemente se il patogeno è rives2to da macromolecole, de,e opsonine: An2corpi della classe IgG e fa,ori del complemento, fapori non specifici: proteina C rea6va (che lega la fosforilcolina sui ba,eri), Le opsonine possono essere riconosciute dai recepori sulla superficie dei fagocil Altri recettori presenti sul macrofago: i. R per il mannoso (esposto su globuli rossi desializzati, cioè che hanno perso l acido sialico in seguito ad invecchiamento) ii. R per fosfatidilserina (esposta su cellule in apoptosi)

9 TOLL-LIKE RECEPTORS Ø I Toll-like receptors sono molecole scoperte originariamente nella Drosophila. Ø Nei mammiferi si conoscono almeno 10 differen2 TLR. Ø Sono rece,ori espressi dalle cellule dell immunità innata Ø Sono capaci di riconoscere prodo8 2pici del metabolismo microbico. : il lipopolisaccaride (LPS), le lipoproteine ed i proteoglicani molecole prodo,e dai ba,eri, ma non dalle cellule eucario2che (self vs non-self). Ø Le molecole riconosciute dall immunità innata sono estremamente conservate tra i differen2 2pi di microrganismi, Ø la loro assenza risulta incompa2bile con la vita del microrganismo stesso.

10 Ø I prodo6 microbici riconosciu2 dalle cellule dell immunità innata vengono de6 PAMP (pa,ern molecolari associa2 ai patogeni) Ø i rece,ori del sistema innato che li riconoscono vengono de6 PRR (pa,ern recogni2onreceptors). Ø I Toll-like receptors sono classici esempi di PRR. Ø Sia i PRR che i PAMP interagiscono fra di loro dall inizio della evoluzione cellulare. Infa6 un sistema analogo a quello dei mammiferi è presente anche negli invertebra2 (es: drosophila )e nelle piante. Ø Non si conosce ancora in base a quali meccanismi molecolari sia possibile dis2nguere i microrganismi patogeni da quelli non patogeni (che spesso sono u2li all organismo). Ad es. i ba,eri della flora intes2nale non sembrano venir riconosciu2 dall immunità innata. Ø Una possibile spiegazione è la differente compar2mentalizzazione.

11 COMPLEMENTO Nei processi difensivi come la fagocitosi, o processi immunologici determinati da Anticorpi viene chiamata in causa una componente del plasma denominata COMPLEMENTO. E un sistema di proteine (circa 20) di diverso P.M. e alcune sono numerate da C1 a C9. Sono sintetizzate da epatociti, macrofagi, cellule epiteliali intestinali, hanno affinità per l Fc degli anticorpi IgG. Hanno diverse funzioni: 1.Inducono la lisi batterica: le proteine del C. associate ad anticorpi (complesso di attacco alla membrana, MAC formato dai fattori del complemento C8 e C9) portano alla formazione di pori sulla membrana batterica e alla conseguente lisi del batterio 1. Attivano la fagocitosi (costituiscono insieme agli anticorpi le cosiddette opsonine) 2. Azione chemiotattica: I fattori C3a e C5a, denominati anafilotossine, hanno azione chemiotattica positiva sui granulociti neutrofili, mastociti, ecc.

12 FAGOCITOSI: 2) INTERNALIZZAZIONE DEL PATOGENO Ø I fagoci2, una volta legato l an2gene (Ag) u2lizzando i vari rece,ori, protrudono intorno ad essi una estroflessione (pliche o pseudopodi) le cui estremità si saldano, formando una vescicola de,a fagosoma. [I fagosomi sono molto più grandi delle vescicole di endocitosi (100 nm) e la loro dimensione è correlata alla dimensione della par2cella ingerita.] Il fagosoma è quindi trasportato a,raverso il pathway endoci2co e fuso con i lisosomi (fagolisosoma). A questo punto vengono a6va2 i meccanismi ad a6vità microbicida.

13 FAGOCITOSI: 3) DEGRADAZIONE DEL PATOGENO I fagoci2 u2lizzano differen2 meccanismi microbicidi: alcuni sono ossigeno-dip. (producono intermedi rea6vi dell ossigeno, ROI, e ossido nitrico, NO,) altri ossigeno-indip. (comprendono un gruppo di pep2di con azione citotossica denomina2 defensine). L intero processo diges2vo avviene all interno del fagolisosoma, che protegge la cellula dall auto-aggressione. Nel caso della fagocitosi esercitata dai granuloci2 neutrofili la cellula viene distru,a con la formazione del pus

14 Presentazione dell antigene Fagocita dopo fagocitosi MHC-II PEPTIDI ANTIGENICI MHC-I Il materiale digerito può essere immagazzinato in corpi residui all interno dei fagociti e, al termine del processo, il materiale degradato (corpo residuo) può essere espulso dalle cellule attraverso l esocitosi I peptidi antigenici possono essere espressi sulla superficie dei fagociti in associazione alle molecole del Sistema Maggiore di Istocompatibilità (MHC o HLA nell uomo) ed essere presentati successivamente ai linfociti T negli organi linfoidi secondari (presentazione dell antigene). Questa funzione è svolta dai MACROFAGI e dalle CELLULE DENDRITICHE (DC).

15 MONOCITI/MACROFAGI I macrofagi del tessuto connettivo, noti anche come istiociti, derivano dai MONOCITI. del sangue Caratteristiche dei MONOCITI Sono cellule rotonde grandi:10-18 µ Ø. Citoplasma: Golgi ben sviluppato, lisosomi già presenti, mitocondri abbondanti, nucleo reniforme ". Circolano per 8-72 ore fuoriescono dal circolo colonizzano i tessuti connettivi non ritornano nel torrente circolatorio ma si trasformano in poche ore in MACROFAGI o in CELLULE DENDRITICHE, che possono risiedere nei tessuti per mesi. Modificazioni morfologiche principali: - aumento volumetrico - nucleo ovale ed ampio con indentature - citoplasma più abbondante - abbondante corredo lisosomiale - emissione di espansioni della membrana.

16 aspe6 morfologici dei macrofagi i macrofagi hanno un citoplasma eosinofilo il nucleo è di forma irregolare I macrofagi possono essere messi in evidenza sfru,ando le loro capacità fagocitarie si somministrano dei coloran2 de6 vitali (tripan blu, li2ocarminio, blu pirrolo) che non interferiscono con le a6vità fisiologiche della cellula i macrofagi prontamente fagocitano ques2 coloran2 che così perme,ono il loro riconoscimento al ME presentano contorni molto irregolari, un nucleo con profonde insenature e un citoplasma ricco di lisosomi

17 MACROFAGI RESIDENTI Numerosi organi sono caratterizzati dalla presenza di MACROFAGI RESIDENTI, che svolgono funzioni diverse a seconda del tipo di organo in cui si trovano. Esempi: ü milza emocateresi; ü ossa dove sono detti osteoclasti coinvolti in processi di rimodellamento e riassorbimento; ü fegato dove sono detti cellule di Kupffer funzioni simili ai macrofagi della milza; ü sistema nervoso dove sono detti cellule della microglia fagocitano neuroni che sono andati incontro a morte programmata. cellule di Kupffer

18 altre funzioni dei macrofagi Produzione di varie sostanze : Lisozima, Interferone, interleuchine, TNF fa,ore di necrosi tumorale ecc. in condizioni par2colari, per fagocitare corpi estranei di rilevan2 dimensioni, si possono fondere tra loro cos2tuendo dei complessi polinuclea2 che vengono denomina2 cellule gigan2 da corpo estraneo

19 I MACROFAGI e le CELLULE DENDRITICHE associano alla funzione fagocitica e immunoregolatoria (rilascio di citochine) quella di CELLULE PRESENTANTI L ANTIGENE (APC) I MACROFAGI esplicano anche altre funzioni importanti i cui effetti coinvolgono anche l IMMUNITA SPECIFICA, in particolare: SVOLGONO IL RUOLO DI CELLULE PRESENTANTI L ANTIGENE (APC), sono in grado, una volta riconosciuto e degradato il patogeno, di esporre in membrana parti di esso in associazione a molecole di istocompatibilità (MHC di classe I o di classe II), in modo che cellule del sistema immunitario specifico, in particolare le cellule T, possano riconoscerlo e possano quindi attivarsi per poi eliminarlo del tutto.

20 Si dislnguono due classi di proteine MHC: classe I e classe II Sistema maggiore di istocompa2bilità

21 molecole MHC di classe I Le molecole MHC di classe I sono espresse da tupe le cellule nucleate sono cos2tuite da due catene polipep2diche, unite tra loro in modo non covalente: una catena alfa transmembrana, che nella porzione amino-terminale extracellulare è ripiegata in tre domini (α 1, α 2, α 3 ), una catena β extracellulare (chiamata β 2 - microglobulina).

22 Sistema maggiore di istocompa2bilità: proteina di classe II Le proteine MHC di classe II sono cos2tuite da un eterodimero transmembrana (catena α e catena β), cara,erizzato da: due domini di 2po Ig conserva2 vicini alla membrana due domini amino-terminali polimorfici che legano l an2gene. Le molecole MHC di classe II sono espresse da un numero limitato di 2pi cellulari principalmente dalle cellule del sistema immunitario che presentano l an2gene (APC)

23 Si dislnguono due classi di proteine MHC: classe I e classe II Sistema maggiore di istocompa2bilità

24 CELLULE DENDRITICHE (DC) Le cellule dendrilche (DC) sono una componente del sistema immunitario innato e devono il loro nome alla fi,a rete di lunghi processi che si dipartono dal soma (simili ai dendri2 di una cellula nervosa). Le DC giocano un ruolo nelle risposte precoci del sistema immunitario innato (avendo un alta capacità di internalizzare i patogeni), Sono aeve anche nelle risposte immunitarie adapalve (sono le CELLULE CON PIÙ ALTO APC e quindi gli a6vatori più poten2 delle cellule T naive presen2 a livello linfonodale). Le DC derivano da progenitori mieloidi CD34+ all interno del midollo osseo, da qui migrano nel sangue come precursori e poi nei tessu2 periferici dove assumono un feno2po immaturo (idc). Dopo l incontro con l an2gene le idc diventano DC mature (mdc) e migrano negli organi linfoidi secondari (es. linfonodi) dove presentano l an2gene, precedentemente fagocitato, ai linfoci2 T (funzione di APC).

25 ESISTONO VARI TIPI DI DC CARATTERIZZATE DA ETEROGENEITÀ FENOTIPICA E FUNZIONALE: ² DC INTERSTIZIALI: presen2 in vari organi, rappresentano le DC mieloidi classiche ² CELLULE DI LANGERHANS (LC): presen2 nell epidermide. DC PLASMACITOIDI (PDC): presen2 nel sangue, nei tessu2 periferici infiamma2 e negli organi linfoidi secondari nelle aree T dipenden2. DC INTERDIGITATE: presen2 in organi linfoidi secondari (paracor2cale dei linfonodi) e primari (2mo). DC FOLLICOLARI: presen2 in organi linfoidi secondari (follicoli secondari dei linfonodi). Queste cellule non sono APC (non esprimono MHC II),

26 DENDRITICHE IMMATURE (idc) Nel corso di un infiammazione indotta da un patogeno nei tessuti periferici, varie citochine e chemochine sono rilasciate dalle DC residenti e da altri tipi cellulari. Questi mediatori favoriscono l extravasazione dei precursori delle DC e il loro reclutamento nel sito di infezione. Qui diventano idc caratterizzate da un elevata capacità di riconoscere il patogeno e da una notevole attività fagocitica. Le DC immature sono caratterizzate da bassi livelli di MHC di classe I o II, mancata espressione di molecole co-stimolatorie B7, espressione di recettori per chemochine infiammatorie (quali CCR1, CCR5, CCR6), fattori solubili con funzione chemiotattica rilasciati dai tessuti infiammati. DEC-205 Nei tessul infiammal TLR3 idc TLR4 Elevata capacità di riconoscere il patogeno (TLR) Notevole aevità fagocilca (DEC-205) Bassa espressione di molecole MHC di classe I e II (PER CUI SONO SUSCETTIBILI ALLA LISI NK- MEDIATA)

27 DENDRITICHE MATURE (mdc) Questo processo di maturazione delle DC prevede l up-regolazione delle molecole di HLA di classe I e II, gli antigeni fagocitati vengono processati nei lisosomi, tagliati in frammenti di aminoacidi, e associati alle stesse proteine MHC. Vengono espresse molecole co-stimolatorie e il recettore per chemochine CCR7, che permetterà loro di migrare a livello degli organi linfoidi secondari, dove interagiranno con i linfociti T. MOLECOLE CO-STIMOLATORIE LYMPH NODES MIGRATION CCR7 mdc MHC-II MHC-I Bassa capacità di riconoscimento e internalizzazione del patogeno ( TLR, DEC-205) Espressione di: molecole MHC di classe I e II, molecole co-stimolatorie come CD40, CD58, CD80 e CD86 molecole di adesione come la lectina DC-SIGN alta capacità di presentare l antigene APC CCR7 migrazione nei linfonodi

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29 LinfociL Natural Killer linfocil NK, natural killer, sono una categoria parlcolare di cellule effeprici della immunità naturale sono elemen2 di grandi dimensioni, che cos2tuiscono la maggior parte dei grandi linfoci2 (LGL, large granular lymphocytes). Posseggono un nucleo indentato, un abbondante citoplasma con numerosi granuli azzurrofili ricchi di enzimi li2ci. Secernono proteine come le perforine e alcune serina-proteasi mediante le quali provvedono alla uccisione delle cellule modificate (neoplas2che o a seguito di una infezione virale) che risultano prive di an2geni di istocompa2bilità self Non esprimono gli an2geni che cara,erizzano i linfoci2 T (CD3 e TCR), come pure non esprimono le immunoglobuline di superficie come i linfoci2 B (BCR). Esprimono invece marker di superficie come CD16 e CD56. Furono chiamate cellule Natural Killer in quanto non richiedono a6vazione per dare luogo all uccisione di cellule che presentano i marker del self, cioè gli an2geni del sistema maggiore di istocompa2bilità di classe I (MHC-I) diversi da quelli dell organismo (ad esempio altera2 da virus).

30 Costituiscono la terza popolazione linfocitaria Sono cellule dell Immunità Innata o Naturale. Esprimono recettori tipici dell immunità innata: TLR LINFOCITI NATURAL KILLER (NK) recettori per l Fc delle Ig = Fc-gamma-receptor (FcγR) o CD16 Sono detti Natural Killer in quanto sono caratterizzati da alta attività citotossica (anti-virale e antitumorale) senza bisogno di espansione clonale e differenziamento (come i linfociti T e B, appartenenti all Immunità Adattativa). Esistono 2 meccanismi differenti attraverso cui svolgono la loro attività citotossica: 1. Attraverso il recettore di superficie CD16 che corrisponde allo Fc-gamma-receptor (FcγR) ADCC = antibody dependent cellular cytotoxicity NK Cellula bersaglio 2.Attraverso altri recettori di superficie con funzione attivatoria, quali i Natural Cytotoxicity Receptors o NCR (NKp46, NKp30, NKp44), il recettore DNAM-1 e il recettore NKG2D NK Cellula bersaglio

31 Other receptor s Le cellule NK non uccidono le cellule autologhe che esprimano adeguate quantità di molecole HLA di classe I self NK TLR NCR NO KILLING NCR-L NORMAL CELL IL-12 ikir self HLA-I I linfoci2 NK sono in grado di uccidere cellule tumorali o infe,ate da virus, ma risparmiano le cellule normali autologhe. Qual è il meccanismo alla base del funzionamento NK? Le cellule NK esprimono sulla loro superficie rece,ori di 2po inibitorio e rece,ori di 2po a6vatorio. I rece,ori inibitori delle cellule NK (ikir e NKG2A), inibiscono il funzionamento dei rece,ori a6vatori NK (NCR). I ligandi dei rece,ori inibitori NK sono le molecole di HLA di classe I, ossia glicoproteine di membrana espresse da quasi tu,e le cellule umane nucleate. Ne esistono vari alleli e ogni rece,ore inibitorio NK è specifico per gruppi di alleli differen2.

32 Le cellule NK uccidono le cellule che modificano, riducono o perdono l espressione delle molecole di HLA di classe I come le cellule tumorali o le cellule infettate da virus Other receptors TLR NCR TUMOR NK ikir VIRUS infected cell Le molecole di HLA di classe I possono essere meno espresse o non espresse totalmente su cellule tumorali o infe,ate da virus. Quindi, quando siamo in presenza di cellule tumorali o di virus, i rece,ori inibitori NK, non vedendo più il proprio ligando (in quanto down-regolato), non possono più funzionare. Il mancato funzionamento dei rece,ori inibitori, perme,e il funzionamento dei rece,ori a6vatori NK, che riconoscendo il proprio ligando sulle cellule trasformate, saranno in grado di ucciderle.

33 Il riconoscimento delle cellule NK di Target tumorali o infe,a2 da virus induce il rilascio da parte delle cellule NK stesse del contenuto dei LISOSOMI SECRETORI (L.S.), ossia di Perforine e Granzimi. L.S. COME UCCIDONO LE CELLULE NK? EFFECTOR (NK) ikir NCR TARGET (TUMOR) Le Perforine formano dei pori nella cellula bersaglio che perme,ono l entrata di Granzimi, che a loro volta a6vano il sistema delle caspasi e inducono APOPTOSI della cellula bersaglio. CD107a EFFECTOR (NK) Perforin Target Cell Death Granzyme B TARGET (TUMOR)

34 INTERAZIONE NK/DC Dopo l incontro con l antigene, le DC rilasciano chemochine e citochine, incluse CXCL8 e CCL3, che hanno il compito di reclutare altre cellule del sistema immune quali i linfociti NK. Nei tessuti infiammati, le cellule NK esposte a determinati tipi di antigeni, rappresentati ad esempio da prodotti di derivazione virale, si attivano, amplificando la produzione di fattori solubili e l attività citotossica antitumorale. TLR-L TLR9 PDC TLR NCR NCR-L ACTIVATION TLR3 D altra parte le DC, attivate, ad esempio. dallo stesso stimolo, rilasciano una serie di altri fattori, tra cui IL12. RECRUITMENT EDITING PROCESS Questa citochina costituisce un cofattore fondamentale per permettere un priming ottimale delle cellule NK, in seguito al quale è possibile l instaurarsi del meccanismo di editing NK-mediato delle cellule dendritiche.

35 INTERAZIONE NK/DC Ø Tramite il meccanismo di edi2ng, le cellule NK selezionano le cellule dendrilche più appropriate ad interagire con i linfocil T a livello linfonodale Ø Evidentemente le DC più ada,e ad interagire con i linfoci2 T sono quelle cara,erizzate da un alto livello di espressione di molecole HLA. Ø Dunque, le NK uccidono seleevamente le DC che non esprimono abbastanza HLA. Ø Inoltre, tramite produzione di fa,ori solubili (come il TNF-alpha e l IFN-gamma), rilascia2 in seguito ad a6vazione, promuovono la maturazione delle DC che non sono state uccise. KILLING TLR3-L TLR3 NK NKp30 NKp30-L TLR3 idc DC-SIGN CD69 CD25 NKG2A HLA-E TNFα/IFNγ IL-12 editing/maturation

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37 MASTOCITI I descrizione 1877 Ehrlich (scienziato tedesco) Ehrlich inizialmente pensava che i mastociti fossero cellule fagocitiche e si nutrissero di altre cellule e che i granuli citoplasmatici fossero i residui di tale attività. Da qui, il nome mastzellen (dal tedesco cellula "infarcita ) I granuli si colorano con i coloranti basici, per questo sono dette anche cellule granulose basofile. Anche se mostrano somiglianze morfologiche e funzionali con i granulociti basofili del sangue, si ritiene che tali popolazioni rappresentino due tipi cellulari distinti.

38 DERIVAZIONE Tu6 i mastoci2 derivano da progenitori midollari. I precursori migrano dal midollo osseo al sangue periferico come cellule immature (agranulari) e completano la loro differenziazione una volta raggiunl i tessul periferici: migrano nei tessu2 come cellule agranulari; una volta arrivate, si differenziano e formano i loro granuli basofili.

39 LOCALIZZAZIONE ² Presenti in numero variabile in tutti i tessuti vascolarizzati (tranne che nel SNC e nella milza), tendono a concentrarsi intorno ai vasi sanguigni, alle terminazioni nervose ed immediatamente al di sotto degli epiteli. ² Mastociti sono presenti anche all interno degli organi linfoidi e in quei compartimenti che sono direttamente esposti all ambiente esterno come epidermide, mucose respiratoria e intestinale. ² Grazie allo loro localizzazione in prossimità dei capillari sanguigni, i mastociti svolgono un importante ruolo di cellule sentinella durante le risposte di difesa.

40 MORFOLOGIA E FENOTIPO ü Sono cellule grandi (diametro um) di forma tondeggiante o ovoidale o leggermente fusata. ü Il nucleo è ovoidale ed eccentrico. ü Presentano numerosi granuli nel citoplasma, che si colorano con i coloranti basici e metacromatici ü Sono anche PAS positivi ü I granuli sono vescicole contenenti materiale da destinato alla secrezione. ü Contengono principalmente eparina, istamina e proteasi neutre (triptasi, chimasi etc.). ü Sono presenti anche corpi lipidici (zone di accumulo di acido arachidonico) Ci sono evidenze che una serie di fattori, quali c-kit ligand, stem cell factor (SCF), IL-3, IL-4, IL-9 e molti altri fattori possano indurre un cambiamento nel numero dei mastociti, nella loro distribuzione e nelle loro caratteristiche fenotipiche. Queste variazioni vanno sotto il nome di mast cell heterogeneity.

41 Granulazioni dei Mastoci2 al Microscopio ele,ronico l'esame dei granuli al ME dimostra aspe6 diversi che spesso ricordano i riccioli di una carta pergamena; probabilmente si tra,a di materiali di 2po lipidico simile a quello delle membrane cellulari

42 ATTIVAZIONE DEI MASTOCITI: FcεRI ² Il meccanismo di attivazione dei MASTOCITI più studiato è quello indotto dal cross-linking con il recettore ad alta affinità per le IgE: FcεRI. ² I mastociti si attivano per aggregazione delle molecole FcεRI presenti sulla loro superficie, che si verifica allorchè un antigene multivalente si lega alle molecole di IgE ad essi fissate.

43 ATTIVAZIONE DEI MASTOCITI: TLRs L attivazione tramite FcεRI è solo uno dei meccanismi di attivazione dei mastociti. Infatti, i mastociti possono essere attivati direttamente dai patogeni che invadono i tessuti, quali batteri, virus e parassiti, o da prodotti solubili derivati da questi patogeni o anche da mediatori infiammatori rilasciati da altre cellule del sistema immunitario innato. ² I recettori principalmente coinvolti in questi processi sono i Toll-like-receptors (TLRs), in particolare TLR1, TLR2, TLR3, TLR4, TLR5, TLR6, TLR7 e TLR9. ² Una volta attivati, i mastociti possono rilasciare una serie di prodotti biologicamente attivi, detti mediatori.

44 ATTIVAZIONE DEI MASTOCITI:recettori del complemento I mastociti umani esprimono anche recettori per il complemento, quali CD11b (CR3), CD11c (CR4) e per i fattori C3a e C5a, che hanno funzione chemiotattica. Quindi, i componenti del complemento che si legano ai patogeni possono mediare segnali all interno dei mastociti, che possono portare alla loro attivazione e al conseguente rilascio di mediatori.

45 MEDIATORI PRODOTTI DAI MASTOCITI Le funzioni effettrici dei mastociti sono mediate da molecole solubili liberate dalle cellule a seguito della loro attivazione. Esistono: MEDIATORI PREFORMATI e MEDIATORI NEOSINTETIZZATI. I MEDIATORI PREFORMATI comprendono: 1)AMINE VASOATTIVE: ISTAMINA: stimola la produzione da parte delle cellule endoteliali di sostanze ad azione rilassante SULLA MUSCOLATURA LISCIA VASALE, quali la prostaciclina che provoca VASODILATAZIONE e, inoltre, AUMENTA LA PERMEABILITÀ DEI CAPILLARI causando EDEMA. D altra parte, l istamina provoca anche la CONTRAZIONE DELLA MUSCOLATURA LISCIA INTESTINALE (iperperistalsi = diarrea e vomito) e BRONCHIALE (BRONCOSPASMO). 2)PROTEINE, GAG e PROTEOGLICANI: EPARINA: è un GAG solforato unito ad una proteina. Ha azione ANTICOAGULANTE. E responsabile delle proprietà tintoriali dei granuli dei mastociti. Proteasi seriniche neutre, quali la TRIPTASI e la CHIMASI, sono tra i più abbondanti costituenti proteici dei granuli secreti dai mastociti. La triptasi scinde il fibrinogeno ed attiva la collagenasi, contribuendo al danno tissutale; mentre la chimasi può convertire l angiotensina I in angiotensina II, degradare la membrana basale dell epidermide e stimolare la secrezione di muco. 3) Fattori chemiotattici per eosinofili e neutrofili.

46 I MEDIATORI NEOSINTETIZZATI comprendono: 1) MEDIATORI LIPIDICI: L a6vazione dei mastoci2 si traduce nella sintesi ex novo e nella secrezione di mediatori di derivazione lipidica, che svolgono molteplici effe6 su vasi sanguigni, muscolatura liscia bronchiale e leucoci2. I mediatori più importan2 sono i metaboli2 dell acido arachidonico, come la PROSTAGLANDINA e i LEUCOTRIENI. La PROSTAGLANDINA D2 esplica un azione vasodilatatrice e broncocostri,rice; s2mola anche la chemiotassi dei neutrofili e il loro accumulo nei focolai infiammatori. I LEUCOTRIENI provocano una prolungata broncocostrizione (da cui BRONCOSPASMO). 2) FATTORE ATTIVANTE LE PIASTRINE (PAF). PAF ha un azione broncocostri,rice dire,a e causa retrazione delle cellule endoteliali che provoca rilasciamento della muscolatura liscia dei vasi. 3) CITOCHINE, CHEMOCHINE, FATTORI DI CRESCITA: I mastoci2 producono molte citochine, che possono influenzare l a6vità di altre cellule del sistema immunitario. Tra queste ricordiamo: TNFalpha, GM-CSF, IL1, IL3, IL4, IL5, IL6 e IL13. Inoltre rilasciamo una serie di chemochine, quali MIP-1alpha (CCL3), MIP-1beta (CCL4), CCL5, CXCL8 e CCL20, che hanno il compito di reclutare altre cellule del sistema immunitario nel sito d infezione.

47 Principali mediatori prodotti dai mastociti CXCL8

48 RUOLO DEI MASTOCITI NELL IMMUNITA INNATA I mastociti riconoscono i patogeni che invadono i tessuti tramite una serie di recettori, tra i quali i TLRs, e rilasciando una serie di mediatori pro-infiammatori. In particolare, i mastociti rilasciano una serie di fattori solubili che favoriscono: ² l aumento di permeabilità dei capillari ² l espressione di molecole di adesione ² il richiamo di altre cellule del sistema immunitario innato, quali granulociti, monociti e cellule NK.

49 gli effetti mediati dai MASTOCITI sono:

50 Mastoci2 e Reazioni allergiche una volta che l'organismo ha incontrato un determinato allergene (polline, polvere, farmaco ecc) produce IgE e ques2 an2corpi, circolando nei liquidi biologici, vanno a localizzarsi sulla superficie dei mastoci2 perché si legano ai rece,ori (FCr delle IgE) presen2 sulla loro membrana un successivo conta,o con lo stesso allergene fa sì che questo, penetrato nell'organismo, raggiunga le IgE specifiche per l'allergene, legate al rece,ore per FC sulla membrana del mastocita il legame tra allergene e IgE localizzate sulla superficie del mastocita (specialmente se in si2 vicini tra loro) provoca degranulazione del mastocita e liberazione delle sostanze contenute nei granulil a seconda dell'en2tà del rilascio di queste sostanze da parte dei mastoci2 si verificano fenomeni di ipersensibilità immediata o allergici circoscri6 come, rinite da fieno, or2caria, asma o generalizza2 come lo shock anafila6co