immunità adattativa o acquisita

Transcript

1 immunità adattativa o acquisita L immunità adattativa è dovuta all attività dei linfociti che, a seguito del contatto con un antigene, producono risposte effettrici specifiche, cioè dirette solo contro quel determinato antigene. Per approntare le risposte dell immunità acquisita sono necessari tempi più lunghi rispetto a quelli dell immunità naturale, che è sempre immediatamente attiva nell organismo. Le risposte possono essere diverse a seconda delle modalità con cui l antigene viene identificato; in altri termini l antigene può essere riconosciuto in due distinte condizioni e da ciò dipende la duplice natura della immunità acquisita: immunità umorale e immunità cellulomediata.

2 Linfociti generalità sono piccole cellule con un grande nucleo rotondo e scarso citoplasma si trovano in discreta percentuale (30% circa) tra i globuli bianchi del sangue dal sangue migrano nel connettivo in alcuni organi diventano molto abbondanti in modo da costituire il tessuto linfoide (timo, milza, linfonodi, tonsille, appendice, placche del Peyer) esistono diverse famiglie o sottopopolazioni di linfociti; le principali di queste risultano essere linfociti B (bone marrow derived) 65-70% linfociti T (Thymus derived) 20-25% LINFOCITI NK 5-10%

3 markers di membrana dei sottotipi di linfociti cellula Principali proteine espresse sulla membrana (MARKERS) Linfocito B Linfocito T BCR, MHC classe II, CD19, CD21 TCR, CD3 T citotossico CD8 T helper CD4 T reg CD4, CD25 Natural killer CD16, CD56

4 Attività dei linfociti linfociti B: riconoscono gli antigeni solubili nella loro forma naturale sono i precursori delle plasmacellule producono anticorpi circolanti capaci di legare gli antigeni (immunità umorale) linfociti T: riconoscono antigeni processati dalle APC (immunità cellulo-mediata) mediante cooperazione tra di loro e con altre popolazioni di linfociti determinano distruzione di antigeni, cellule infettate ecc.

5 Sedi di distribuzione dei linfociti per mezzo del sangue e della linfa i linfociti migrano nel connettivo e in alcuni organi diventano molto abbondanti in modo da costituire il tessuto linfoide

6 Organizzazione del tessuto linfoide Il follicolo linfatico o nodulo linfatico costituisce la struttura di base degli organi linfatici. ha forma rotondeggiante con un diametro che può andare da alcuni decimi di mm a qualche mm. è inserito nel contesto del tessuto connettivo, appare delimitato rispetto al tessuto circostante. E un aggregato sferoidale dove prevalgono i linfociti, ma è formato anche da tessuto connettivo reticolare e da cellule libere, macrofagi, cellule dendritiche, plasmacellule. Il compito è quello di permettere l instaurarsi di rapporti tra le cellule che presentano l antigene (macrofagi e cellule dendritiche) e i linfociti di ciascun sottotipo, per consentire le rispettive risposte effettrici.

7 Il tessuto linfoide può essere tessuto linfoide diffuso: I follicoli linfatici si ritrovano in forma isolata poco organizzata, accompagnati da un gran numero di linfociti isolati, sparsi nel tessuto connettivo (ad esempio tonsille, placche di Peyer, appendice) organi linfoidi secondari : i follicoli sono molto numerosi (milza e linfonodi) dove partecipano alla organizzazione della architettura istologica di tali organi.

8 I linfociti NON sono cellule terminalmente differenziate Quindi nel corso delle risposte immunitarie essi possono proliferare e poi differenziare in elementi effettori o produrre anche cellule memoria dotate di lunga vita (anni o decenni). Negli organi linfoidi secondari Incontro tra linfociti e Ag Proliferazione dei linfociti dotati di recettore specifico per quell Ag ESPANSIONE CLONALE (aumento del numero di cellule dotate di recettore antigene-specifico) Generazione di CELLULE EFFETTRICI (cellule attivamente coinvolte nella risposta immunitaria) Generazione di CELLULE MEMORIA (cellule che produranno una risposta più efficiente in occasione di un successivo incontrocon lo stesso Ag) N.B. Clone = insieme delle cellule che hanno lo stesso recettore per l Ag.

9 immunità umorale Nell immunità umorale i linfociti B riconoscono gli antigeni nella loro conformazione naturale e attuano la risposta effettrice finale cioè la produzione e la secrezione di anticorpi o immunoglobuline (Ig) nei liquidi biologici (sangue, linfa, liquidi interstiziali, secrezioni). Il processo di sintesi e di secrezione degli anticorpi viene attuato direttamente dai linfociti B oppure, su più vasta scala, dalle cellule che rappresentano il loro terminale differenziativo, le plasmacellule.

10 LINFOCITI B e IMMUNITA UMORALE UMORALE o anticorpo- I linfociti B sono responsabili dell IMMUNITA mediata. I linfociti B riconoscono gli antigeni nella loro conformazione naturale (Ag solubili ) sono i precursori delle plasmacellule producono anticorpi circolanti (immunità umorale) capaci di legare gli antigeni Es.: batteri extracellulari esotossine microbiche virus nella fase extracellulare parassiti

11 markers di membrana dei sottotipi di linfociti cellula Principali proteine espresse sulla membrana Linfocito B Linfocito T BCR, MHC classe II, CD19, CD21 TCR, CD3 T citotossico CD8 T helper CD4 T reg CD4, CD25 Natural killer CD16, CD56

12 Ig di membrana (mig) e anticorpi solubili Le immunoglobuline possono esistere: in forma legata alla membrana dei linfociti B, dove fungono da recettori per l antigene (BCR o mig), in forma solubile (Ig o anticorpo). Circolano nel sangue e sono presenti nelle secrezioni dove svolgono la funzione effettrice dell immunità umorale neutralizzando ed eliminando gli antigeni.

13 IMMUNOGLOBULINE (Ig) Le Ig sono formate da 2 coppie di catene identiche legate da ponti S-S intercatenari assemblate in una struttura simmetrica a forma di Y: 2 catene pesanti (o heavy) o catene H 2 catene leggere (o light) o catene L Ogni catena è costituita da : 1 regione ( DOMINIO) VARIABILE 1 o più regioni (DOMINI) COSTANTI All estremità N-terminale, a livello delle regioni variabili, esistono SEGMENTI IPERVARIABILI. L insieme delle regioni ipervariabili della catena pesante e della catena leggera costituiscono il SITO COMBINATORIO per l Ag specifico. Ogni Ig possiede 2 siti combinatori per l Antigene; è cioè BIVALENTE.

14 Struttura dell anticorpo

15 CATENE LEGGERE vle catene leggere possono essere di 2 tipi: k e l In ogni molecola di Ig le due catene leggere sono o k o l mai una di un tipo e l altra dell altro.

16 Le catene pesanti sono di 5 tipi. µ, g, d, a, e, Sono codificate sul cromosoma 14. Il tipo di catena pesante determina la classe o isotipo dell anticorpo (5 classi o ISOTIPI): IgM, IgG, IgD, IgA ed IgE. CATENE PESANTI Le Ig di membrana (mig) possono essere solamente IgM o IgD Le Ig secrete possono essere IgM, IgG, IgA ed IgE. I vari isotipi si differenziano per le caratteristiche biologiche e le funzioni effettrici.

17 FRAMMENTI IMMUNOGLOBULINA (Ig) Mediante digestioni enzimatiche è possibile ottenere frammenti distinti: Le braccia laterali della Y, intera catena leggera e regione amino-terminale della catena pesante, sono denominati Fab (fragment antigen binding); la coda della Y è la regione carbossilica di entrambe le catene pesanti e viene denominata Fc (fragment crystallizable).

18 Caratteristiche delle classi principali degli anticorpi nell uomo Classe anticorpale Caratteristiche IgM IgD IgG IgA IgE Catene pesanti µ d g a e Catene leggere K o l K o l K o l K o l K o l Numero di unità costituite da 4 catene o 2 1 Percentuale del contenuto totale di Ig nel sangue 10 < < 1 Attivazione del complemento Passaggio attraverso la barriera ematoplacentare Stabilisce legami con macrofagi e neutrofili Stabilisce legami con mastociti e granulociti basofili

19 LA MATURAZIONE DEI LINFOCITI B AVVIENE NEGLI ORGANI LINFOIDI PRIMARI (MIDOLLO OSSEO): FASE AG-INDIPENDENTE Inizia dalla CELLULA STAMINALE LINFOIDE e termina con i linfociti B MATURI VERGINI o NAIVE. ØDurante queste tappe, i recettori per l antigene presenti sui linfociti B (BCR) subiscono un processo di riarrangiamento, in grado di generare recettori BCR con specificità diverse nei confronti dei vari antigeni che incontreranno. ØAlla fine di questi processi maturativi, i singoli linfociti esprimeranno recettori di membrana specifici per antigeni distinti. ØLa specificità recettoriale è quindi determinata prima che avvenga l incontro con l antigene.

20 RICOMBINAZIONE GENICA Riarrangiamento delle Ig Nel corpo umano, secondo una stima, circolano diversi miliardi di differenti linfociti. Un valore così elevato dovrebbe essere conseguenza di una quantitativo ugualmente numeroso di informazione genica che, in altre parole, avrebbe il compito di codificare una proteina per ogni linfocita. Avere diversi miliardi di geni che codificano esclusivamente per il pool di linfociti non è una soluzione fattibile. La natura ha risolto questo problema adottando un efficiente SISTEMA di RICOMBINAZIONE GENICA Questo sistema di ricombinazione genica consiste in un processo casuale mediante il quale UN NUMERO RELATIVAMENTE PICCOLO DI GENI VIENE RICOMBINATO PER DETERMINARE UNA VARIABILITÀ DELL'ORDINE DI DIVERSI MILIARDI DI CODIFICHE DIFFERENTI. La ricombinazione genica è un processo che avviene all'interno del linfocita B immaturo e il suo completamento determina la creazione di un linfocita B funzionale.

21 LINFOCITI B VERGINI MATURI Una volta terminata questa fase si formano i linfociti B vergini (migd+, migm+).

22 L INCONTRO CON L ANTIGENE AVVIENE NEGLI ORGANI LINFOIDI SECONDARI: FASE AG-DIPENDENTE I linfociti vergini escono dagli ORGANI LINFOIDI PRIMARI, vanno nel sangue e da qui migrano negli ORGANI LINFOIDI SECONDARI (linfonodi, milza, Malt), ), utilizzando gli HOMING RECEPTORS. I linfociti sono dotati di una CAPACITÀ DI RICIRCOLO MOLTO VIVACE, che permette loro di muoversi continuamente ATTRAVERSO IL SANGUE E LA LINFA. Il processo attraverso cui le varie sottopopolazioni linfocitarie utilizzano diverse vie di migrazione tessutale è denominato TRAFFICO O HOMING LINFOCITARIO.

23 L INCONTRO CON L ANTIGENE AVVIENE NEGLI ORGANI LINFOIDI SECONDARI: FASE AG-DIPENDENTE ²NEGLI ORGANI LINFOIDI SECONDARI (linfonodi, milza, Malt), INCONTRERANNO L ANTIGENE ²sospenderanno la loro attività di ricircolo ²Gli organi linfoidi secondari assicurano un microambiente specializzato ²Ciò favorisce L ESPANSIONE CLONALE DEI LINFOCITI ATTIVATI DALL ANTIGENE E LA LORO DIFFERENZIAZIONE IN CELLULE EFFETTRICI E IN CELLULE MEMORIA.

24 ATTIVAZIONE DEI LINFOCITI 1.RICONOSCIMENTO 2.ESPANSIONE CLONALE 3.DIFFERENZIAMENTO L incontro con l Antigene innesca proliferazione e differenziamento cellulare che determinano una ESPANSIONE CLONALE aumento del numero di cellule del clone antigene-specifico GENERAZIONE DI CELLULE EFFETTRICI (cellule attivamente coinvolte nella risposta immunitaria) GENERAZIONE DI CELLULE MEMORIA (cioè di cellule che produrranno una risposta più efficiente in occasione di un successivo incontro con lo stesso Ag).

25 LE CELLULE EFFETTRICI DEI LINFOCITI B SONO LE PLASMACELLULE v Sono cellule grandi con diametro 8-20 um., hanno forma ovoidale v Nucleo eccentrico, cromatina a ruota di carro o quadrante di orologio v Nucleolo al centro del nucleo v Citoplasma esteso v Sono in grado di secernere ANTICORPI MONOCLONALI (mab) o IMMUNOGLOBILINE (Ig) specifiche per un determinato antigene (Ag) Ø RER e GOLGI sono ben sviluppati. Ø vescicole di secrezione (sintesi di Ig in 2-5 minuti).

26 Plasmacellule il citoplasma è intensamente basofilo tranne che nella zona corrispondente all apparato di Golgi che contiene le proteine sintetizzate e pronte per essere emesse all esterno la liberazione degli anticorpi nella matrice extracellulare avviene in maniera costante e senza che si verifichino interruzioni della membrana citoplasmatica nel citoplasma sono anche presenti delle granulazioni PAS positive denominate corpi di Russel non contengono i prodotti di secrezione come ritenuto in passato; probabilmente sono il deposito di prodotti di sintesi non utilizzabili

27 Immunità cellulo-mediata Nell immunità cellulo-mediata i linfociti T riconoscono gli antigeni che sono stati processati dalle cellule che presentano l antigene (Antigen Presentig Cells = APC) ed esposti sulla loro superficie cellulare come peptidi legati ai componenti del complesso maggiore di istocompatibilità (MHC) A seguito dell interazione con le APC (Antigen Presenting Cells) i linfociti T attuano la risposta effettrice che consiste: nella distruzione della cellula bersaglio (cellula estranea, cellula infettata da virus, ecc.) mediante la liberazione di granuli citotossici, (linfociti T citotossici) nell invio di segnali ad altre cellule del sistema immunitario (linfociti T helper)

28 Linfociti T cosiddetti perché la loro differenziazione avviene nel Timo. Sono deputati all immunità acquisita, immunità cellulo-mediata Non riconoscono l antigene nella sua forma originaria, riconoscono l antigene che deriva dalla frammentazione e successiva presentazione attuata dalle APC Rappresentano il60-80% deilinfociticircolanti. Esprimono tutti sulla loro superficie TCR (TCellReceptor) e CD3 sottopopolazioni principali: linfociti T CD4+ helper (Th) linfociti T CD8+ citotossici (CTL). Esistono altre sottopopolazioni tra cui i linfociti Treg

29 markers di membrana dei sottotipi di linfociti T cellula Principali proteine espresse sulla membrana Linfocito B Linfocito T BCR, MHC classe II, CD19, CD21 TCR, CD3 T citotossico CD8 T helper CD4 T reg CD4, CD25 Natural killer CD16, CD56

30 Risposte effettrici dei linfociti T Linfociti T T CD4+ T Helper Cellule T effettrici con funzioni varie (Th1, Th2, Th17, Treg), basate essenzialmente sulla produzione di diversi tipi di citochine. T CD8+ T citotossici Uccidono cellule bersaglio (CTL). Sono importanti nella difesa contro patogeni intracellulari (virus), cellule tumorali, e cellule allogeniche (rigetto dei trapianti).

31 CD4 e CD8 funzionanosia come molecole diadesione sia come corecettori. CD4 lega il dominio b2 prossimale alla membrana di MHCII CD8 lega il dominio a3, prossimale alla membrana di MHCI. Questo legame è necessario affinchè la cellula produca una risposta efficace: quindi CD4 e CD8 sono corecettori.

32 I linfociti T citotossici CD8+ riconoscono peptidi endogeni (di origine virale o tumorale) in associazione a molecole MHC di classe I. I linfociti T helper CD4+ riconoscono peptidi esogeni in associazione a molecole MHC di classe II.

33 Risposta effettrice dei linfociti T-helper CD4+ Negli organi linfoidi periferici, il complesso molecolare MHC classe II + peptide estraneo, esposto sulla membrana delle cellule dendritiche/apc, viene riconosciuto da un clone di linfociti T helper che possiedono il TCR per quel peptide antigenico (selezione clonale T). Si forma un punto di contatto in cui le membrane delle due cellule stabiliscono una stretta interazione molecolare = SINAPSI IMMUNOLOGICA A questa partecipano, MHC classe II e peptide antigenico, TCR e co-recettori CD4 e CD3, (molecole co-stimolatorie e di adesione). Alla selezione fa seguito l espansione del clone di linfociti T, e rilascio di citochine

34 risposta effettrice dei linfociti T citotossici CD8+ Quando una cellula T citotossica riconosce la presenza di un peptide estraneo associato all MHC di classe I su una cellula del suo stesso organismo (self, perché ha il suo stesso MHC di classe I), la uccide Il riconoscimento di MHC + peptide coinvolge la formazione di complesso multi-molecolare costituito dal TCR e dal co-recettore CD8 sulla membrana del linfocito e dall MHC di classe I + peptide sulla cellula bersaglio. Si tratta di un meccanismo più complesso e selettivo rispetto a quello messo in atto dalle cellule NK